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"Procédé pour la constitution de joints étanches et éventuel- lement isolants entre pièces métalliques"
Le présent brevet de perfectionnement est essentielle- ment caractérisé en ce que l'on donne une forme tronconique aux éléments des joints constitués conformément au brevet principal N .313.029 du 14 septembre 1923. Cette forme tron- conique permet de réaliser des joints d'une grande robustesse mécanique, leurs éléments tronconiques étant emboîtés les uns dans les autres ; peut s'appliquer d'ailleurs à toutes les variantes rentrant dans le brevet principal, et aussi bien avec une fixation du joint proprement dit, aux pièces à joindre,par serrage mécanique que par soudure à chaud sous @ pression.
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La fig. 1 représente schématiquement, à titre d'exem- ple, l'application du présent brevet de perfectionnement, à un joint constitué par un empilage de plaques métalliques re- couvertes d'émaux ou de verres appropriés et soudés par l'intermédiaire de ces émaux ou verres, du genre de ceux qui sont décrits dans le brevet principal.
On a supposé qu'ils s'agissait du joint d'entrée d'une électrode A dans un récipient métallique B (par exemple une entrée d'anode d'un redresseur à vapeur de mercure).
La figure est une coupe par l'axe de l'électrode.Le joint proprement dit est constitué par trois pièces métalliques émaillées C, en forme tronconique, emboitées l'une dans l'au- tre et soudées entre elles par leur émail, par pression à la température de ramollissement de celui-ci. Les pièces extrê- mes du joint sont enfin soudées, par leur émail, aides orga- nes, également tronconiques, D et E, faisant respectivement partie de l'électrode A et du récipient B à joindre ou rap- portés sur ces organes. Un tube isolant F entoure la tige de l'électrode pour la séparer des parois du récipient B. Le nombre des pièces C dépend bien entendu des conditions à rem- plir par le joint, notamment au point de vue de l'isolement électrique, une pièce unique pouvant éventuellement suffire dans certains cas.
Un premier perfectionnement du dispositif décrit ci- dessus, consiste essentiellement à adopter pour les diffé- rents éléments tronconiques, dont l'empilage constitue le joint, des dimensions égales ou voisines, tandis que dans la disposition représentée dans la figure 1, les diamètres des bases de ces pièces tronconiques vont en décroissant progres- sivement. La seconde disposition permet d'augmenter le nombre d'éléments empilés (en vue par exemple d'augmenter la longueur de la ligne de fuite entre les pièces conductrices réunies par le joint), sans qu'il en résulte une augmentation
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des dimensions radiales du joint.
Les éléments du joint étant à peu près identiques entre eux, il en résulte encore une répartition à peu près uniforme, le long de ce joint de la différence de tension entre les pièces conductrices qu'il réunit. En outre, pendant les opérations de soudage des élé- ments du joint, et ensuite, pendant le fonctionnement de l'appareil qui le comporte, une répartition à peu près homo- gène de la température entre les éléments du joint est réa- lisée, ces éléments étant de masses à peu près égales et se trouvant placés dans des conditions de refroidissement, no- tamment par rayonnement, peu différentes ; cetteuniformisation de la température facilite les opérations de sondage et amé- liore la solidité et la durée du joint en évitant sa disloca- tion sous l'influence de différences de dilatation.
Un deuxième perfectionnement, qui peut être combiné au premier ou utilisé séparément dans les différents joints dé- crits dans le brevet principal et ci-dessus, s'applique lors- qu'il y a lieu d'éviter une trop grande conductibilité calo- rifique entre les pièces réunies par le joint. Tel est le cas, par exemple, des joints utilisés pour'les anodes des redres- seurs à vapeur de mercure; il est en effet nécessaire d'éviter que, par leur tige et les éléments de leur joint, ces anodes subissent un refroidissement trop rapide.quand les arcs sont éteints, en vue d'éviter toutes condensations de mercure sur les anodes, condensations qui pourraient provoquer entre cel- les-ci, au réallumage, des courts-circuits.
Le perfectionne- ment en question consiste essentiellement à relier l'anode (ou, enJgénéral l'organe dont on veut réaliser un certain isolement calorifique) au joint par une pièce assez longue et de section assez faible pour ne pas constituer un chemin de trop grande conductibilité calorifique.
A titre d'exemple, la fig. 2 ci-jointe représente un joint supposé appliqué à une entrée d'anode dans un redres- @
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seur à vapeur de mercure à récipient métallique, du genre de celui représenté à la fig. 1 et sur lequel sont réunis les perfectionnements qui font l'objet de la présente variante de l'invention. Les- organes de la fig. 2 ci-jointe, analogues à des organes de la fig.l, portent les mêmes lettres de réfé- rence.) Les éléments métalliques émaillés tronconiques C1, dont l'empilage constitue le joint, sont identiques entre eux; on voit que si on augmente leur nombre, on accroît la longueur de la ligne de fuite entre E et Dl, sans augmenter l'encombrement radial du joint.
D'autre part, les condensa- teurs formés par les éléments du joint ont des capacités à peu près égales entre elles, de telle sorte que la dif- férence de potentiel entre Dl et E se répartit à peu près uniformément le long du joint ; outre, les masses des éléments du joint étant sensiblement les mêmes, une tempéra- ture à peu près uniforme s'établira dans tous les éléments du joint, aussi bien pendant le fonctionnement du redresseur que pendant le soudage de ces éléments ; en résultera d'ex- cellentes conditions pour effectuer ce soudage et pour éviter toutes dislocation du joint sous l'influence de différences de dilatation.
Enfin, la pièce.-métallique Dl qui relie le joint à la tige d'anode (à laquelle elle est par exemple soudée) est fai- te en forme de cylindre creux, de manière à allonger le cir- cuit de conductibilité calorifique entre la tige d'anode et le joint et à réduire la section de ce circuit, pour éviter un refrdidissement trop rapide de l'anode après extinction des arcs.
On précisera ci-dessous, conformément à la présente invention, de nouvelles conditions plus favorables pour la fa- brication de joints étanches et isolants constitués par des pièces métalliques recouvertes d'émaux ou de verre par.l'in-
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termédiaire desquels elles sont soudées entre elles.
Le mode de fabrication qui fait l'objet de cette va- riante de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que les surfaces à souder ensemble ne sont pas émaillées de la même manière, l'une d'elles étant constituée par un émail peu fusible et l'autre par une couche de ce même émail peu fusible recouverte d'une couche d'émail plus fusible. On a t constaté, en effet, que dans le cas où les deux surfaces .étalez constituées seulement par un émail peu fusible, la soudure Offrait des difficultés par manque d'émail, l'émail réfrac- taire ne pouvant pratiquement s'appliquer qu'en couches minces.
Si par contre, on recouvrait chacune des deux sur- faces par une couche d'émail réfractaire recouverte d'une couche d'émail plus fusible, la soudure s'opérait bien, mais l'épaisseur trop importante de l'émail de soudure était susceptible de rendre le joint fragile et cassant aux varia- tions répétées de température.
C'est à ces inconvénients que remédie le mode de fabri- cation qui fait l'objet de la présente variante ; lasoudure s'opère bien grâce à la cohésion et à l'adhérence parfaite des deux émaux différents et, d'autre part, l'épaisseur minimum réalisée assure à l'ensemble une solidité mécanique remarqua- ble et un coefficient très élevé de résistance aux variations de température.
Les figures 3 et 4 ci-jointes, données à titre d'exem- ple, montrent deux applications du mode de fabrication qui fait l'objet de cette variante. On a supposé dans ces figures qu'il s'agissait de joints d'entrée d'une anode dans un re- dresseur à vapeur de mercure à récipient métallique et, pour plus de simplicité, on a supposé que le joint ne comportait pas d'éléments intermédiaires.
Dans le cas de la fig. 3, la paroi métallique A du re- dresseur comporte en surélévation une couronne B recouverte d'une couche C d'émail réfractaire; l'anode (non figurée) est
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supportée par la tige d'introduction D qui est soudée à un disque.E comportant une couronne F, de mêmes dimensions que B, mais recouverte d'une couche G d'émail réfractaire, recouverte elle-même d'une couche H d'émail plus fusible. Les deux piè- ces à souder sont représentées écartées l'une de l'autre pour donner plus de clarté à la figure.
Dans la fig.4, les pièces à souder ont des surfaces co- niques ; l'une de ces pièces comporte une couche I d'émail ré- fractaire, l'autre une couche J d'émail réfractaire recouver- te d'une couche K d'émail plus fusible.
Il va de soi que l'invention s'applique aussi bien dans le cas où le joint comporte un empilage de plusieurs éléments émaillés; cet émaillage est fait( de telle manière qu'une face d'un élément recouverte d'émail réfractaire seulement vienne se souder à une face d'un autre élément recouverte d'émail réfractaire et par dessus d'émail plus fusible.