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" Procédé pour la fabrication de corps éclairants pour des lampes électriques à incandescence cintrés en forme d'hélice".
On était jusqu'à maintenant de cette opinion, que, pour des lampes à incandescence de voltage normal, par exemple de 22o volts, des filaments de cristal en spira- le ou hélice par suite de, la déformation des spirales, cause d'une durée d'éclairage trop courte, ne con - venaient pas à ces buts.
Cependant l'invention présente basée sur des essais sérieux prouve que cette opinion est fausse.
Selon la dite invention le filament de cristal dûment formé est par exemple cintré à froid ou à chaud sur un mandrin d'une section de forme particulière ou enroulé en pas de vis (en forme d'hélice), et après avoir éloigné le mandrin, avant le montage du dit filament dans une lampe à incandescence, on l'abandonne à lui-même, de sorte qu'en général il prend la forme d'une hélice de second ordre.
Principalement ces corps éclairants exécutés
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selon ce procédé sont disposés dans des lampes à incandes- cence remplies d'un gaz indifférent (neutre), de plus d'une atmosphère de pression à froid, ces-lampes pouvant par exemple être aussi conçues comme lampes à plusieurs filaments et en ce cas, de préférence, chaque extrémité d'un filament incandescent a un point de serrage par - ticulier
Les dessins se rapportant à la dite invention re- présentent ce qui suit :
Fig. 1 est une lampe à incandescence à plusieurs filaments à deux corps éclairants dont les axes sont disposée l'un parallèle à l'autre et dont les conduites d'amenée du courant étant séparées arrivent chacune à un point de serrage.
Afin de mieux comprendre le cas, les corps éclairants ont été schématiquement représentés dans une position oblique.
Fig. 2 montre l'enroulement du filament de cristal, lequel est chauffé électriquement par une amenée du courant au moyen d'un ressort en contact avec ce filament.
Get enroulement se fait sur un mandrin qui, en général, est d'une section rectangulaire à arêtes d'enroulement faisant saillies par rapport aux surfaces latérales. Le mandrin est représenté en coupe transversale dans deux positions différentes l'une de l'autre de 90 et le filament dans une position correspondante.
Figt 3 représente la forme, vue de coté, de l'hélice ou ligne hélicoïdale de second ordre que le filament de cristal enroulé selon la fig. 2-sur un mandrin prend après que le dit mandrin a été écarté.
Fig. 4 fait ¯voir une autre exécution du mandrin en coupe transversale avec filament de cristal enroulé, le dit mandrin étant composé de deux barres rondes dis- posées à une certaine distance l'une de l'autre.
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Fig. 5 est une vue de cote de la fig. 4 faisant voir de nombreuses spires hélicoïdales du filament de cristal.
Fig. 6 représente de face les spires d'un filament de cristal dûment enroulé et après que le mandrin a été enlevé.
Fig. 7 est une vue de cote de la fig. 6 avec une tringle de soutien marquée en droits pointillés et
Fig. 8 une autre vue de face d'un corps éclairant, comme la fig. 6, cependant dans ce cas une partie en corde d'arc est menée par l'axe du corps éclairant ou de l'hélice.
Dans la lampe à incandescence représentée dans la fig. 1 avec son culot "v" on a monté dans l'ampoule en verre "r" par exemple, deux corps éclairants "o" et "p" formés selon l'invention en combinaison avec les con - duites d'amenée du courant "s" et "t", le fil de connec- tion "u" et le support "u' " de ce dernier.
Les deux corps éclairants, au moyen du fil de connec- tion "u", sont montés.en série et chacun d'eux possède un point de serrage "n, n' et n'', n''' " à ses deux extré- mités.
Quant au nouveau procédé faisant l'objet de la présente invention, des essais exacts montrent que l'on peut, dans un tel cas, employer des mandrins d'un dia- mètre beaucoup plus réduit qu'employé jusqu'à présent, sans que le filament de cristal "a" ne se casse.
Alors que dans les anciens procédés la limite ex- trême du diamètre du mandrin était de 0,2 mm - en cas de diamètres plus petits le filament se cassait lors de l'enroulement - on peut encore cintrer ce filament de , cristal dûment formé pour des corps éclairants sur des mandrins de 0,05 mm sans aucune déformation, même dans des lampes vides d'air après 15oo heures de durée d'éclairage.
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Au sujet de la fabrication des corps éclairants ou des spirales de filament qui les composent on a reconnu se basant sur la présente invention que les -procédés suivants étaient surtout fort avantageux:
I.
Pour son enroulement le filament de cristal "a" est chauffé à blanc comme à l'ordinaire et ensuite on le cintre, c'est-à-dire, on l'enroule sur un mandrin.Le dit mandrin représente en général une vis sans fin d'un pas réduit mais possédant par exemple une coupe transver- sale triangulaire pour chaque spire, de sorte que lors de son enroulement, le filament présente trois parties droites en corde d'arc "f, f' et f'' " et trois coudes prononcés "q, q' et q'' " entre ces cordes d'arc. Cepen- dant le troisième angle "c' " n'est pas serré, mais par rapport à la spire précédente ou suivante "c" ou "c'' " du filament, le dit angle se trouve éloigné d'une hauteur du pas de la vis sans fin.
En outre chaque spire autour de l'axe du corps éclairant et par rapport à sa voisine est arrangée dans une direction différente de l'autre d'un angle d'au moins 5 par exemple, la fig. 6 montre, vu/de face, un tel corps éclairant libéré du mandrin.
Le fil de cristal cintré de cette façon garde encore la forme donnée par le cintrage et l'enroulement sur le mandrin, alors que le dit mandrin 4 été enlevé.
Mais cependant et selon la vitesse d'enroulement choisie, selon la température et selon la traction le dit fil peut alors présenter une tension moléculaire telle, que le mandrin une fois enlevé chimiquement ou mécaniquement, - de préférence, ce dit mandrin sera un exécuté en constantan ou enTalliage semblable chimique- ment soluble - on obtiendra une certaine déformation désirée dans ce cas.
Selon le -nombre des spires, lequel pour de longs filaments incandescents sera fort élevé, et selon le
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gauchissement des différentes parties en corde d'arc l'une par rapport à l'autre à obtenir suivant le procédé, on peut, selon la fig.'6, remplir toute la surface de vue frontale de telles parties de filament lumineux en corde d'arc et ainsi prévenir la présence de places libres dans cette surface de vue, de sorte que cette der- nière semblera former un plan également lumineux.
II.
Le second procédé diffère du premier dans ce sens qui si l'on emploie un filament de cristal dûment formé, on ne le chauffe qu'à une température basse suffisante à sa souplesse. Comme mandrin on emploie par exemple un tel organe de section plate ou aussi ovale présentant un méplat plus ou moins grand en corde d'arc ou bien, encore un mandrin selon les fig. 4 et 5, c'est-à-dire que le dispositif d'enroulement prévoit deux barres rondes "h" et "i" reliées solidement mais écartées l'une de l'autre.
On a observé qu'un filament de cristal enroulé ainsi, une fois enlevé le mandrin "d ou après éloigne- ment des barres "h" et "i", présentait aux endroits cintrés, c'est-à-dire aux coudes si prononcés, une telle tension moléculaire, que le dit filament subit le même gauchissement ou torsion comme dans le premier procédé, seulement sous une mesure plus large. Par exemple le fila- ment enroulé sur les deux barres "h" et "i" selon les fig.
4 et 5, une fois enlevé des deux barres, prend une forme hélicoïdale selon la fig. 7 (vue de coté) et présente une vue de face selon la fig. 6.
En choisissant la traction mécanique, la température et la vitesse en cintrant le fil on peut régler la torsion et ainsi obtenir à volonté un plus ou moins grand nombre de parties en corde d'arc dans la vue comme la montrent les fig. 6 ou 8.
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Les essais ont montré, que l'on pouvait de cette façon exécuter un corps éclairant en filament de cristal, le- quel pour une consommation d'énergie de 1000 watts et pour une tension de 110 volts occuperait seulement l'em- placement d'un cylindre de 14 mm de lonur et de 10 mm de diamètre, brûlant toujours bien dans la lampe à in- candescence sans soutien au milieu. Après que le courant a été mis bien souvent en et hors circuit et malgré de violentes secousses le corps éclairant ainsi exécuté n'a pas varié et présentait une surface lumineuse bien égale transversalement ± l'axe du dit corps, c'est-à-dire dans la direction vue au corps éclairant selon les fig. 6 et 8.
La section du mandrin peut fort varier et surtout pour le premier procédé, on a employé des mandrins "d" selon la fig. 2 avec:'grand avantage. Ils sont caractérisés par ce fait, que les surfaces latérales "d' " et "d'' " présentent des arêtes d'enroulement en saillie "g". Ainsi le filament de cristal "a" enroulé et chauffé ne repose sur le mandrin qu'en des points relativement restreints, le refroidissement est donc réduit au possible,du reste, au besoin, on peut chauffer aussi le mandrin.
L'enlèvement du mandrin se fait comme déjà dit soit mécaniquement, soit chimiquement ou, en part, chimiquement et ensuite mécaniquement. Dans ce dernier cas on choisit au mieux le constantan ou un autre alliage semblable se dissolvant entièrement. Ainsi le filament devient bien brillant de toutes parts ce qui prévient'au'possible la vaporisation, la réflexion de la chaleur et le noircisse- ce ment de la lampe même (de l'ampoule) @ qui est surtout fort avantageux pour les lampes remplies de gaz.
Ces corps éclairants exécutés selon le procédé de la dite invention se caractérisent smtout par ce fait qu'une grande longueur de filament peut être logée dans un très petit espace.
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Ce point représente, surtout pour les lampes rem- plies de gaz, un progrès important, car en effet les pertes de chaleur par convection et émission sont réduites au possible alors que l'effet ou rendement ainsi que la capacité de charge augmentent. La lampe est aussi utili- sable pour connection en série et pour tous buts de pro- jection, pour des projecteurs, alors que jusqu'à maintenant et étant donné les fortes intensités lumineuses demandées, on devait employer la lampe électrique à arc dont on connaît les. défauts.
Selon les essais se- rapportant à la dite invention on a par exemple établi qu'un filament de cristal enroulé sur un mandrin de 0,05 mm de diamètre d'après la forme en spirale ordinaire et destiné à une lampe de 220 volts, présente encore une longueur de 220 mm environ, et en ce cas les pertes de chaleur étaient si grandes que l'on ne put arriver à un succès pratique. Au contraire, un filament de cristal cintré sur un mandrin selon la fig. 2 et destiné à la même lampe de 220 volts et d'une consommation de courant de 200 watts ne présente qu'une longueur de 35 mm.
Par suite de cet entassement du filament dans un espace si restreint, les intervalles entre les spires sont si petits, que le gaz contenu dans la lampe ne peut que faiblement se glisser entre.-elles. Les pertes de chaleur sont ainsi écartées autant que possible, en outre les spires si voisines se' chauffent et s'irradient l'une l'autre et le rayonnement de la chaleur est tout ou au moins en partie réemployé. Ainsi les pertes par émission de chaleur etc. sont maintenues dans de telles limites,que ces pertes sont pratiquement pareilles à celles d'une lampe de 110 volts, ce qui est surtout fort important pour les lampes remplies de gaz à pression élevée mentionnées plus bas.
En outre on a observé, que le corps éclairant par
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suite de sa forme et de son exécution ne changeait pas de forme après avoir été souvent rendu incandescent, c'est-à-dire alors que la lampe brûlait, de même les secousses, comme c'est le cas pour les phares, lanternes etc. de véhicules, ne l'altèrent pas. On peut au besoin renoncer entièrement à un point de soutien des spirales lumineuses dans leur milieu, ou bien ce soutien se fait simple au moyen d'une tringle "1" introduite dans l'espace creux "k" à travers les spires "c, c' et c' ", voir la fig. 7.
Ce support "1" fait d'une matière isolante : oxyde de thorium etc. peut aussi être rendu incandescent et ainsi reluire. Si la composition de ce support est telle, que , après .être chauffé, il devienne conducteur du courant, on peut au besoin laisser passer une partie du courant traversant les corps éclairants à travers la tringle "1" et la chauffer encore plus de sorte que la dite tringle sera fortement lumineuse.
Le corps éclairant qui par le nombre de ses spires arrangées dans des directions différentes l'une vis-à-vis de l'autre forme une surface lumineuse entièrement égale d'une grande intensité ne présente pas, vu de face, dans son milieu des points neutres, c'est-à-dire des taches non-lumineuses.
En omettant la tringle de soutien "1" on peut déjà lors de l'enroulement conduire à travers l'axe du corps éclairant (axe de hélice) quelques unes des parties en corde d'arc "f, f, f'' " de sorte que de cette façon le "trou" dans le milieu de la surface lumineuse de la vue de face disparaît également.
Ces nouveaux corps'éclairants selon la présente in- vention ont donné des résultats excellents dans les lampes remplies d'un gaz neutre. Grâce à ce fait, comme dit plus haut, que-le rayonnement et l'émission de chaleur au gaz même, ou du moins la transmission est réduite, sont restreints , il m'y a pas de transmission de chaleur -'
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et ainsi on peut élever la pression du gaz de telle sorte, que le filament venant à fondre. on n'a plus à craindre les explosions de l'ampoule en verre comme c'était le cas autrefois, une telle explosion survenant par suite d'un surchauffage local trop..élevé de l'ampoule et d'une augmentation trop grande de la pression du gaz.
A ce sujet une pression de remplissage d'au moins 1,1 atm. à froid est nécessaire. Cette augmentation de la pression n'a pas d'influence notable sur l'émission de la chaleur, de sorte que la charge du corps éclairant peut être considérablement augmentée. Il s'en suit une augmentation du rendement lumineux de sorte que la con- sommation spécifique en watts et les pertes de chaleur sont diminuées par unité.
Ces avantagea sont de toute importance surtout pour les lampes à plusieurs filaments en vue d'un éclairage simultané ou alternatif de quelques couronnes de filaments, en effet une couronne venant à fondre l'autre absolument intact est encore à la disposition du service au lieu d'être détruite en même temps que la première. En ce qui concerne la forme d'exécution d'après la fig. 1 le nombre des corps éclairants "o" et "p" peut être augmenté dans l'ampoule en verre selon les dimensions de la dite ampoule. Au lieu de prévoir un mode de fixation comme sur la fig. 1 on peut inter- caler entre les extrémités des couronnes un raccord droit de longueur correspondante et de son milieu on prévoira une conduite commune d'amenée du courant vers le point "b" voisin du culot "v" de la lampe..
Les corps éclairants faits suivant l'invention étant extraordinairement stables sont bien avantageux pour des lampes à incandescence remplies de,- gaz et peuvent être couplés en série.Dans les lampes connues remplies de gaz la résistance des corps éclairants de ces lampes couplés
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en série est très irrégulière et inconstante à raison de la flèche:, s'agrandissante de parties des corps éclairants et à raiso des variations de l'influence refroidissante du gaz et de la résistance du filament causées par cela. Voila pourquoi de ces lampes couplées en série se fondent bien vite.
Au contraire, les corps éclairants faits suivant l'invention bien stables maintiennent la forme originaire même après plus de mille heures de durée d'éclairage, de même la résistance électrique n'est pas variée, et les corps éclairants peuvent supporter des variations importantes de charge sans se fondre.