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Perfectionnement aux tubes à décharge électriques
Demande de brevet anglais en sa faveur et en faveur de Mr. C.
W. Stopford du 25. Juin 1926.
Cette invention se rapporte aux tubes à décharge ther- mofoniques comprenant des organes émetteurs d'électrons ou cathodes destinés à être chauffés par des corps chauffants à résistance électrique a filament de carbone, et elle con- cerne plus particulièrement les corps chauffants à résistance électrique à filament de carbone destines à ces tubes, l'un de ses buts principaux étant de fournir un corps chauffant donnant toute satisfaction.
Dans les tubes à décharge thermoioniques destinés à fonctionner avec le courant d'un réseau de distribution, l'u- sage économique de ce courant exige l'emploi d'un filament à haute résistance et ceci conduisait jusqu'à présent à employer
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un filament chauffe cathode d'une longueur excessive.
De plus, dans le cas des tubes à décharge thermofoniques, les pâtes composées d'une matière carbonisable avec ou sans addition le carbone et bien connues des fabricants de lampes n'ont jamais donnée un joint satisfaisant entre les filaments de carbone de ces tubes et les fils de support métalliques de ces filaments, parceque ces joints sont sujets à se laisser aller pendant le fonctionnement du tube à cause de la tempéra- ture élevée qu'ils supportent, ou pendant l'opération qui consiste a purger les pièces du tube des gaz occlus.
La -Grisante invention a pour but de surmonter ces diffi - cultes et de fournir une valve dont l'un des avantages réside en ce qu'elle comporte un système d'électrode compact compre- nant un filament satisfaisant et sûr destiné à être chauffé par un courant de par exemple 100 volts ou davantage.
Dans un tube à décharge thermoionique suivant la présente invention, le filament est un filament de carbone enroule en hélice et il est de préférence assemblé à des fils métalliques -le support, ou d'amenée du courant par un procédé suivant le- quel un mélange comprenant du carbone finement divisé, la poudre d'un métal approprié à point de fusion plus élevé que la température normale du joint chauffé, et la poudre d'un métal approprié -point de fusion sensiblement plus bas que celui du crémier métal, est appliqué au joint entre le fila- ment et le fil de support et chauffé dans le vide ou dans un gaz inerte ou réducteur, de façon à cimenter ainsi ce joint.
Pour pouvoir être employés dans ce ciment, les métaux ne doivent posséder la propriété de dissoudre le carbone qu'à un degré très faible ou négligeable. Ainsi, le tungstène et le tantale qui ne dissolvent pas le carbone de façon apprécia-
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ble et dont le point de fusion est relativement élevé, pour- raient convenir. La même condition relative au pouvoir de dissoudre le carbone dirige le choix du métal à point de fu- sion moins élevé. On peut employer le cuivre comme métal à point de fusion moins élevé.
De préférence, la pâte comprend du carbone, du cuivre et du molybdène.
Le filament peut être placé à l'intérieur d'une cathode comprenant une carcasse en forme de dé à coudre ou autre for- me analogue, ou bien on peut le disposer dans une cathode comprenant une carcasse en forme de cylindre ouvert. La catho- de sera d'habitude recouverte d'oxyde et le filament est de préférence enroulé d'une fagon non inductive.
L'invention va être décrite a titre d'exemple avec réfé- rence au dessin partiellement schématique annexé qui montre en vue de côté une valve dont l'enveloppe a été brisée et, en coupe, une anode, une grille et une cathode.
La valve est munie d'un culot isolant ordinaire muni d'un manchon métallique 1 et de quatre broches de contact 2,
3, 4 et 5. Du culot sort un pied de verre tubulaire 6, pincé en 7, dans lequel sont scellés de la manière habituelle six fils conducteurs ou de support parmi lesquels 8 sert à suppor- ter une anode cylindrique à extrémités fermées 9; 10 supporte un fil de grille enroulé en hélice 11 qui peut être muni de deux fils latéraux 24 fixés aux spires de la grille d'une ma- nière connue, et à l'un desquels le support 10 est soudé;
12 supporte une cathode de forme cylindrique 13, tandis que 14 supporte la partie supérieure d'un filament de carbone enrou- lé en hélice 15 dont les extrémités sont fixées à des supports 16 et 17. Les fils 14,16 et 17 sont de préférence en molybdè-
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ne, tandisque les autres peuvent être en nickel.
Le support 14 qui, près du filaient, est recouvert d'un tube de silice 18, est dispose axialement à l'intérieur du filament 15 et présente a sa partie supérieure la forme d'un anneau 19 qui, pendant le montage, protège le filament de la cathode 13, et constitue un crochet 20 qui supporte une extré- mité de l'hélice du filament. Une extrémité de ce filament de carbone est reliée au fil 16 et une de ses parties est enrou- lée dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à l'endroit du crocnet 20, après quoi les spires de la seconde partie du filament sont enroulées en sens inverse des aiguilles d'une contre, entre les spires de la première partie. Comme ces deux parties comportent le même nombre de spires dans lesquelles le courant passe en série, le filament agit d'une manière non inductive.
L'autre extrémité du filament est relire au fil 17.
On peut produire un filament comme celui qui vient d'être décrit, à l'aide d'un mandrin cylindrique sur lequel est tra- cé un double filet hélicordal allant d'un point de sa lon- gueur à une de ses extrémités. On fixe l'extrémité d'un fil de cellulose au mandrin de toute manière convenable, après quoi on fait tourner le mandrin et l'on enroule le filaient dans un des filets jusqu'à l'extrémité du mandrin, puis à travers une rainure dans l'extrémité de laquelle le filament est saisi. On renverse ensuite le sens de rotation du mandrin et on enroule le filament dans le second filet hélicoîdal a- vant de le fixer au mandrin en un point rapproche de sa pre- mière extrémité. Le filament peut alors être carbonisé de la manière habituelle.
Après carbonisation, on dévisse le fila- ment des filets hélicoïdaux; le mandrin doit être légèrement conique de manière que le filament se desserre quand on le
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fait tourner dans la bonne direction par rapport au mandrin.
Avant de souder la partie supérieure du support 14 à la partie de ce support qui est adjacente au pincement, on l'en- file axialement à travers le filament 15 dont la partie su- périeure est alors accrochée au crochet 20. Les deux parties du support peuvent alors être soudées l'une à l'autre et les extrémités du filament sont introduites dans les oeillets 25 et 26 ménagés dans les parties aplaties des fils 16 et 17, puis on pince légèrement ces oeillets pour maintenir ces ex- trémités*
On cimente de la façon suivante le filament au crochet
20 et ses extrémités aux fils 16 et 17. On fait une pâte assez mince avec de l'eau contenant de préférence environ 10 % de glyzérine, et du molybdène,
du cuivre et du carbone sous for- me de graphite, le tout à l'état de fine division et dans les proportions respectives de 70 %, 25 % et 5 % en poids. On applique alors cette pâte sur les parties du filament et des supports qui doivent être cimentées ensemble, et les joints sont chauffés dans un four tubulaire en présence d'hydrogène.
On chauffe d'abord graduellement jusqu'à ce que l'eau soit évaporée de la pâte, puis on élève ensuite la température jusqu'à environ 1150 0.
On refroidit alors les joints, le filament de carbone étant fixé aux fils 16 et 17 et au crochet 20 par des parti- cules métalliques adhérant fortement au filament et aux fils.
On suppose que le carbone contenu dans la pâte forme des composés ou des solutions, ou les deux, avec le métal aux en- virons du filament, ce qui empêche celui-ci d'être abîmé. On croit aussi que le cuivre fond, dissout le molybdène et, fi- nalement, s'évapore complètement ou partiellement, laissant
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des cristaux de molybdène étroitement associés au filament et aux fils.
Les fils 8, 16, 17 et 10 sont respectivement reliés élec- triquement aux quatre broches 3, 2, 5 et 4, tandisque le fil
12 est relié électriquement au manchon 1 qui est muni d'une borne 21. Les conducteurs enfermés dans le pied tubulaire 6 et relias aux broches 2 et 5 sont enfilés dans des tubes de verre 22.
La cathode 13 est fermée à son extrémité supérieure par un disque 23 et est revêtue d'un oxyde tel que lloxyde de cal- cium. Elle peut s'étendre vers le bas bien au-delà de la 'Par- tie inférieure de la grille 11 dans le but de forcer écran -pour protéger l'anode 9 contre une décharge électronique du filament 15. Ce prolongement ne doit pas être revêtu d'oxyde et est de préférence légèrement séparé de la partie principa- le de la cathode par un espace isolant de la chaleur.
Le système électrodique est incliné comme c'est repré- senté de manière à éviter autant que possible l'échauffement du pincement par la radiation du filament. Après le montage, la valve peut être vidée et scellée d'une manière connue.