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LAMPES A VAPEURS METALLIQUES,,
La présente invention se rapporte à des dispositifs et des moyens de fonctionnement des lampes à vapeurs métalliques et aux 'lampes résultant de l'application de ces dispositifs et moyens.
Jusqu'à ce jour, dans les lampes à quartz et à vapeur métallique, le mercure, seul, a été utilisé pour le fonctionnement de ces lampes,, D'autres métaux (la zinc, le cadmium, etc,), sous forme d'amalgames, ont été éga lement utilisée parce que la lumière donnée par leurs vapeurs présente certains avantages par rapport à la lumière donnée par le mercure.
A ce sujet , on a constaté que les lampes fournies par de tels amalgames dont le
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remplissage, pour rester liquide, doit contenir seulement, des quantités relativement faibles de métaux étrangers par rapport au meroure, émettent, pratiquement, seulement, le spectre du mercure et, seulement, très faiblement, le spectre' de l'autre métal étranger ou des autres métaux de l'amalgame. ' En raison de la pression élevée de la vapeur du mercure par rapport à celle des vapeurs des autres métaux, dans l'espace luminescent de ces lampes, la vapeur de mercure est presque exclusivement présente.
De ce qui précède, on voit, en premier lieu, que, dans ces lampes, oe n'est pas le meroure, mais le métal étranger, qu'il faudrait entrainer dans la formation de la lumière* Conformément à la présente Invention, dans ce but, on utilise, pour la composition de l'amalgame, des constituants qui se différentient suffisamment les uns des autres par leurs propriétés physiques (points d'ébullition, poids spécifiques) pour que oes différences permettent de réaliser une séparation des constituants de l'amalgame de manière telle que, aux points des électrodes où jaillit l'arc luminescent, se trouvent, en première ligne,
les constituants de l'amalgame dont la vapeur est désirée pour l'obtention de la lumière. Cette séparation des éléments peut être faite de diverses manières.
Un procédé pratique pour réaliser celle-ci est basé sur le fait que, dans un arc luminescent jaillissant entre deux électrodes formées de mélanges de métaux ?alliages), le spectre du métal ayant le point d'ébullition le plus élevé prédomine fortement par rapport au spectre du constituant constituant ayant le point d'ébullition le plus bas si le condensat de ce dernder ne peut refluer à la masse de métal qui se trouve aux électrodes.
Ainsi, on observe, par exemple, avec les lampes à amalgame commercial usuel que, au momen@ de l'allu- mage de la lampe, la lumière émise a la blancheur désirée si
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l'on a ajouté au mercure un autre métal' tel que le zinc ou
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l'e cadmium, c'est-à-dire 'si les métaux cités en dernier lieu sont représentés en quantités rel'ativement grandes par rapport, à la vapeur de mercure dans 1'.espace dé la lampe
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oà .faillit 1-'aro 7.umineg"e;ot Au bout de quàl'ques Instaut"op La composition de la :Lumière émise se modifie-, oependantl 01couleur passe du vert au bleu, d'es±màmàire que 1'émission lumineuse produite se trouve, alors, fournie prinoipal'ement par de la vapeur de meroure.
La raison de ce phénomène doit être attribuée au fait que, au moment de l'allumage, les
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oonstituants de l'alliage se vaporisent aux électrodes, à l'asurface de celles-ci, suivant l'e rapport des constituants formant 1!'alliage. Le constituant à point d'ébullition élevée ( dans le,exemple choisi, le zino ou le cadmium) se oondense, en effet, rapidement aux points les plus froids du'corps de 'la - lampe et forme, notamment aux points des parois qui sont les plus éloignés de l'arc, 'un dépêt de Ce
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métplo Le constituant de 1<'alliage qui a le point d'ebullition T.e plus faible (dans le Qaa pr,6oent, par conséquent, le mercure,);
est condensé seulement en petites.' quantités, en outre,, le oondensat'formé resté à l'état de masse agrégée fluide et coule goutte à goutte à la surface des électrodes.
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Dans le tube lumine,,o.ent de la lampe il reste donc., en fait, principalement de'la vapeur de mercure; d'autr'e part, le métal' qui est$ à nouveau$ vaporisé à la surfaoe des électrodes est, également, constitue essentiellement par du mercure.
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L'inoonvéaient décrit est évité grâde à la présente invention pari'lo'faît que la vapeur formée par le constituant dé 1''alliage qui a un point d'u:Llit3,ori f,aible est éntrainée en dehors de la zone luminescente et condensée dans une chambre et que le condensât est conduit dans cette chambre.
Cette chambre est donc établie de manière telle
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que,p'ends,nt le fonctionnement de la lampe les constituants qui y sont recüa3..'3.s, 'no/sont pas ramonés dans 'cette lampe mais sont r,âmen,sj dans ëe.ie a., seü7.émént,$ apé extinction de la lampe parles, moyens pa,r,tiou23.e;rs à réaliser sp do;La-'
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lement. La vapeur foimÎ69,'par les constituants à points d'=ébtzl.,3.t3,on élevées se condense, au'dontr,a:Lra., u-tïTt-' g,uexe ne reste pas da9,s ' .'<è s:c :w dé formation de 1.'ar'o' 1;flfInµéÙleur, du tuêe luminescent ou dans une partie de r,e tutie établi sous forme de condensation à i3fÀUxj dans eés, deux oase l'e 'condensât, retient directement -la *m-&aae7,- de,s el'e.otrodes.
Le,o dessins e3.;ci3.nt'e donn.gs il titre d'exemple et qui ne sauraient, en aucune :Clag6là., l'imiter' la port;ée de, a présente. 3xveat.'ôn,morient cl.'v,ers'modes d-Iez6dutîoh de ampeo 6t,,abllà'' 'oonf.ô'nSent'au p'rinoipe oii-dessua d.e laip a'xi,ëë qoil O=i ïia; d.e
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défini.
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La li g. montre, en qoupe, une lampe de forme
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simple.
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Les ';.ge. 5 et 8 ont pour objet des partantes déoutioh do o,e:t l'amp'e, variantes, dans lesquelles les otiambr;oa. dé, réparation sont :Cermèi;o ar rapport à la chambre dans iaquèll'e jta3...'3.t .'.act, p'ar dés organes de, fermeture
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spéciaux.
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Les j3.gs. 4, 6 e,t 6 montrent, en élévation :atéahe,el;$vât3,ôn de, la,"o;e. et en µ1!àn, une lampe établie suivant üri at1'baC',e, mode, d'"e3.ècut.oris La 3.g. ' montré.,! s,o.iat3.quement, la lampe des Çflgpçe,a 4 a 6"oominëe'ae,o un'dispositif'dé basculement. de de:tte wàÉble,1 ' ' ' ' .., .
Là Kig. 6 ente sohéaatiquement, un dispositif, dans lequel! le. 6ondenaat,"eat ramené'dé. manière continue âû réoip.en; p'o.'a3.âô - ' - '-'---
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Enfin, les P go, 9 et 10 montrent une lampe à vapeuTiS métalliques tournant autour dé son axe.
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Dans ces diverses figures, les mânes, numéros de
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référence désignent tes mânes Mènent s.
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Les procédés et les dispositifs utilisés vont
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maintenant être décrits de manière plus prdoise.
La Fig. 1 montrée, un tube luminescent ayant la forme d'un ; . c'e tub'e a été rendu pàrfaiteàent étanoho par rapport à 1!'atniôïep,ére sulîrant toute méthode' connue il' 6,t pourvu d'brganes d'.am'enée du courant. Dans a fiàwe, es organes sont indiques eut oonatitués par, des fil's 6 et'7),en wolfremisoud6o dans ' le'a parties '4'apîll aires et 5 du verro utilisé pour ebnstituer le coijo de la lampe.
La chamISra de formation de 1';ar;ü' l'usine scient est rieliée par une 'âana2iaa'iori ;ert2'aa7.e et dirigée'do bas en hautt avec'la chambre de'séparation J<.
La matière constituant les éleotrodes 0 et 9, est 'constituée par un alliage formée dep constituants ayant des points d'ébullltion divers. Si 1'on allumé un arc entre les pôles de .c3ett,, l'aoâpep les constituants de 1'-alliage'formant yes électrodes se condensent'dans lés diverses parties du' dispositif;. La vapeur énisè par'le s oonsti tuants ayant un point dbullition faible est condensée dans la partie là plus froide de l'appareil, o,4ost-â-d:L'a dans la'partie qui se trouve la plus éloignée de l'arc 1umâ.neoent et, par conséquente dans la chambre 1" ainsi que dans la partie inclinée dû tub,e de communication '0.'.
La vapeur éniise par 3îonstîtuant à point d'ébullltion élevé se condense au oont;air;ë déjà dans le tube luminescent et dans là partie v,er,t.da,I'e du tube da'communl'oatîon 'Ôf
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et le condensât, fourni par, cette vapeur retombe goutté goutte
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sur les éleâtrodea et La pro'oédé et le dispositif;
décrits
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permettant donc do réaliser une séparation des constituante
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du mélange avec ce résultat que le tube .aaineacsnt 1 2 3 est'rempli, principalement, par la vapeur du.'métal à point d'ébullition élevé tandis que les constituants à points
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d'ébullitioh faible sa trouvent rassemblés dans la chambre 114 La séparation deacônst3.tuanta cet favoriwéw si la température de la partie du tube de coHmunioation 100 agissant comme condenseur à reflux, est appropriée à l'alliage
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correspondant,
o'éatàà-4ire est choisie de manière telle que le où les constituants à point d'ébullition faible s'y trouvent encore à l'état de vapeur et quo la ou les cons-
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tituants à points d'ébullition élevée y soient, au contrairo, liquéfiés. Si ce résultat n'est pas atteinte par le rayonnement de la vapeur, un chauffage peut être opéré de l'extérieur,,
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La séparation des constituants eat effectuée de manière particulièrement rapide et complète si la chute de température entre le condenseur à reflux et la chambre de
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séparation est'bruôque-'o" 1est ce qui a lieu, notamment,
dans le cas où l'on produit, artificiellement, le refroidisse ment de la chambre 11.
Le volume de cette chambre 11 peut 'être établi avantageusement de manière telle qu'il permette' . de recueillir
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la quantité des constituante à point d'ébtillition faible devant être condensée, Lorsque la chambre de séparation est remplie, celle-ci se trouve, par cola même, fermée par rapport à la. chambre dans laquelle jaillit l'arc luminescent. De ce fait, une quantité nouvelle des constituante ne peut plue 'être distillée; la charge et la pression de la. lampe peuvent être
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élevées, alors, à volonté.
Yatureliement, on peut, également, utilisor plusieurs.chambres de séparation,,, celles-ci pouvant être, notamment, établies de manière telle que les
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divers constituants qui doivent être séparée chaque récif plant polaire, pàr distillation,puissont être recueillie
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séparément. En outre., de la grande surface de refroidissement réalisée; le dispositif peut présenter Davantage que;, du fait du retour du condensat à la masse polaire,, les proportions primitives des constituants formant oette masse pourront être rétablies dans chaque cas.
Le tube'de communication 10 existant entre le tube luminescent et la chambre 11 est oonstituéde la manière la
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plùs'favorable,j) par un tube capillaire. Par cette disposition, on évite un espace mort et les avantages qui ont été décrits
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dans 1"alinéa précédent se manifestent d'une manière parti- culière.
En outreon'obtient ce résultat que lé condensat recueilli- dans la chambre de séparation peut être ramené goutte à goutte ou lentement aux masses polaires 8, 9, de l'une des manières qui' seront décrites ci-après et être
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parfaitement'mélangé à des 'masses, On peut; également9 pourvoir la chambre de sépara- tion d'une dérivation d9écôulement spéciale reliée à la :Chambre dans laquellejaillit le^arc pour ramener ce condensat
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dans oette-chambre. Dans ce cas, la canalisation d'arrivée dans la chambre de condensation, aussi bien que'la canalisa tion de départ de la chambre dé séparation est, de préférence, pourvue de dispositifs de fermeture, par exemple., de soupapes.
La chambre de séparation peut avoir, dans ce cas, des
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dimensions appropriées - Suivant le mode d9exécution de lampe représenté pige 2, mode dëxéeut3.on comportant un tube luminescent de tonne différente de celle du tube de la Fige 1,la chambre de formation de l'are luminescent est fermée vers l'extérieur en 13 et 14'de la manière usuelle et pourvue de conducteurs
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éiaotriques 15 et, 12' d' émenée et de départ du courante Une chambre de séparation 17, de dimensions appropriées,} est reliée avec la chambre de formation de l'are luminescent
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par une Canalisation cintrée 18 dqarrî-ée et par une
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canalisation courte 19 d'écoulement.
Pour obtenir, une grande sur face de refroidissement, la partie supérieure, de ia canalisation d'amenée 18 a une section transversale plus grande que celle de la partie de cette canalisation qui est'attenante à la chambre de formation dé l'arc luminescent. En' oùtre, elle est inclinée de telle sorte que le métal qui se condense dans cette partie s'écoule facilement dans la chambre de séparation 17. Dans la branche verticale de la canalisation 18 et à la partie'inférieure 19 de celle-ci se trouve disposée une soupape 20 qui peut fermer la communication existant entre la chambre de formation de l'arc et la canalisation 18.
La soupape 20 est constituée par un cylindre en quartz 21 dans lequel. se, trouvé renfermé un noyau de fer 22. Cette plèce en quartz estmobile dans une partie élargie de cette canalisation 18. Le mouvement'de cette pièce de quartz 21 peut être obtenu au moyen d'un aimant se mouvant le long de celle-ci, d'un solénoïde où de toute autre manière appropriée. Un dispositif similaire comportant un renflement 33, une soupape 24 aveo noyau de fer 25 est disposé dans la canalisation 19 et permet dé fermer la communication établie par ce tube '..32 entre la chambre de séparation 17 et la chambre 12 de formation de' l'are luminescent.
Le fonctionnement dé cette lampe tient tout d'abord au fait Que, 4 l'allumage de l'arc luminescent., la soupape 21 est dans sa position d'ouverture dans sa chambre 20 et la soupape 24 est dans sa position de fermeture dans sa chambre 23. Quand les constituants de l'alliage qui ne'doivent pas être entrainés pour l'émission de la lumière sont séparés par, distillation, hors de la chambre 12 de formation de l'arc luminescent et rassemblés dans la chambre de séparation 17, la soupape'31 est, également, fermée.
Pendant l'a période de marche normal'e, la lampe à vapeur
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métallique proprement dite travaillera donc de manière simple,
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opest-à-dire de la même manière que les langea métalliques à mercure connues. às 7.9,extinotîon de l9aa 'o luminescent, l'a'soupape est ou,orte de telle sorte que le condensat sortant de la chambre de séparation¯17,, est ramené dans la lampe'et se mélange là avec la masse métallique qui y est restée.
Dans la lampe représentée Figo 3, la chambre de
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formation de 1 aro luminescent présente une forme analogue â celle de la lampe de la Fîg'o 19 toutes ies parties à 9 de cette lampe existante dgalement, ioio Une chambre sépara- triée 26 est reliée à'la chambre de formation de 1'arc luminescent au moyen 'd'un tube vertical 27. Une dérivation
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2à'oôndui± de la partie la plus basse du tube 27 à un oondenm sueur. â9 établi sous forme de serpentin et disposé aut=dessus de la chambre séparatrice 26.
Une soupape à double siège est disposée dans le tube 27 et) en partie, dans la chambre de formation de l'are luminescent 1 et dans la chambre
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flépàra±rioe'26a Cette soupape double consiste en un cylindre allongé 30 en quârtz et en un noyau de fer 31 disposé à
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l'intérieur de ce cylindrée il'porte:, à son extrémité des parties élargies JS2 et 'àt5 qes parties sont pourvues de surfaces sphériques 34 et 35 qui peuvent âtre appliquées contre les parois de formes correspondantes de la chambre luminescente 1 et de la chambre séparatrice 26, ce qui permet de'fermer ou ouvrir la communication existant entre
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la hambreylum3neseente 1 et l'gne ou 1?autre des extrémités de la chambre séparatrice 26.
La lampe représentée dans les Figs. 4 à 6 comporte
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un mode dexévut3.on particulièrement pratiquée Cette lampe consiste en un tube luminescent 'ë6? 37 I,a forme d'un U dans les branches duquel'se trouvent les électrodes 59 et z0 constituées par 1',alliàge utilisée-Ses conducteurs 4 et é2
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aménent le courant à ces. électrodes.
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, " La chalftbre sêp'aratr3,oe e,st, ici, établie sous la forme d':une poiré' applatle qui est disposée à peu prés perpen- d3.cû2a3.rement à 'la direction longitudinale de la chambre luminéscexité. ,Gomme on peut ';Le voir dans la Fig. 4, le fond
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45dé cette' ohkBb9e 0,,ëpa'ratrîo'e - 6st étâb1i dê manière telle que le point te 'plus élevé de ce fond se trouve au point de passage .1!' e,t que le point le plue bas de ce mme fond se trouve à leextrémît6 libre de cette ohambre. Oela est n6cessai- re pour que le métal qui est di,atï7,.6 dana la chambre
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séparatrice pendant le fonotionnement de la lampe et qui se
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condense dans cette chambre ne .puisse pas refluer de 1ui...nme dans la chaib2,e de formâ.i1'on'de l'aro.
La position de la lampe r,er6sentàe' g. 4 et, spé4,aleman.t .'a position de la ChSl1lbë'éParatrioe dont le, illonà ést dans cette'position inolinée de haut en b;aé vers Ilextràiitë libre de cette' Ohambrel est l'a position de fonotionnement de 1" ap'pareil.
,nomme on le voit, dans'oètte os3.t.cn, le condmoat qui s'est 9aàÔemÉ1é â.,n,a l'a châmblre, 6partricé ne peut pas revenir, de .u,ané5ê dans la àhambre de formation de lea26 luminescent "lia âeât3.on dé passage . 'pour'que ce retour puisse avoir lieu$ 'il: est iâ6,cèo.o,,air,6 que la lampe so1tbasculée de
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quelques degrés dans la d3.r'et3,on de la' flèche 46, La.F3,g, 7 r,!er6seite,, sohiaticuement un dispositif, de basculement approp'r3. aÙ'foÍ1otiÓniJ.emntl d'Úl1e lampe conforme à celle représentée dan 1és f.gureé 4 â Ga fi - ..6J;u' uri montant -47., une 15ojie magnétique À0 est d3.spose avec- une aïmaure "49' rliée i\ un l'évier 50' pivotant autour d'pn axè51 për,, par 'o'6" montant '47. Ge levier 50 ,.> porte un 'ét.rdèr Ë2! r'-l,e'q1²:é;v est iàont6e la Lampe 16.
La bobine magnétique è,etfmé,,é datâ,s'le circuit 6 de fonc.. iôzùlëm8n'de la' lampe.' 'Lor:s. 'de l'â"fjermeture du circuit de fonôtioinli ëùt de là 1,ani#éµ xâ¯'bob'3.xzë 8 et y',ax9iâtu:re 49
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entrent en action et agissent, ainsia sur l'équipage mobile
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6Ó, 5j, Sà et basculent la lampe 56 de telle sorte que la chambre séparatrice 44 prend la position représentée en 44'.
Cette position correspond à la position décrite en référence à la Fig. 4, position dans laquelle tout retour automatique du condensat vers la'chambre de formation de l'arc luminescent
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est impossibleo
Conformément à la présente invention;) la séparation des constituants peut être réalisées nôn seulement ainsi que
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001 a &'été décrit précédemment en utilisant la diversité de leurs points d?ébullition, mâîsg'6gal'ementp la diversité de leurs poids spêc,f,qésp Dans le cas de grandes lampes!} notamment dans les lampes à, basse pression dont le tube luni- nesoèrit'est ën verre 'on p'eut utiliser le''procédé suivant et fe d3.sposiif représenté Figo 9.
Dans une lampe à amalgame de oe genre ainsi que cela a été oicdessus décrite la vapeur de mercure est'conduite dans une chambre séparatrice 64
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osa elle est condensée le éondénsat revient à travers un ou plusieurs tubes d9 éooulement "5 aà récipient polaire (où aux récipients polaires). 0@s tubes de retour débouchent aux points froids de ces rèoîplents, c'est-à-dire aux points des récipients polairesqui sont éloignés des points de formation
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de 1"jar,µét oa le mercure se rassemblée La séparation des constituants de l'amalgame est favorisée par le fait que les métaux étrangers ont un poids spécifique plus petit que le
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mercure et flottent sur ôe.u3oim APrès une courte durée de fonot:
Lonnement'deme lampe qui est pourvue du dispositif décrite il 'se forme dônc sur le mercure ou sur l'amalgame, une couohe de métal étranger.. dont la vapeur est conduite principalement dans l'are luminescente Les lampes à basse pression fonctionnent suivant ce prôoédé et!} ainsi que 'cela
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est représentée seulement a'q'e'fi une électrode 6'oonstituue par l'amalgame et arec une électrode 57 en charbon'ou en
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wolfram, Avec le même résultat, on peut, également, réaliser
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dea lampes possédant, à chacun de'leurs pÉ1es, une électrode formée par l'amalgame,
Dans ce cas, la mercure qui se dégage à l'état de
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vapeur dans les récipients polaires peut µtre recun.l7., soit dans une chambre séparatrice commune, soit dans des chambres séparées. Si l'on utilise la première de cas diapoaltione, des tubes de communication 'sont disposés entre la chambre séparatrice et chacun des récipient)! polaires;
chacun de ces tubes est établi de manière telle que la quantité do mercure qui retourne à chaque récipient polaire est égala à la quantité de mercure qui , été vaporisée. Avec le même
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résultat, dos tuyères pourraient être disposées dans les tubes d'écoulement, la section de ces tuyères étant déter- ninée de maniàre telle que 1'lét-at d'équilibre oi-desous décrit se trouve établi.
Dans les petites lampes et* notamment, dans le lampes connues sous la nom de lampes à point dans losquelles
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la dista-noe existant entre les pôles, 0 y est-à-dire la longueur do l'arc luminescent est seulement de quelques
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miZ7.imètrds, la séparation des constituante de l'amalgame peut âtre réalisée, seulement, en se basant sur la diversité des poids spécifique* de ces constituanta,, ainsi que cela a lieu dans la dispositifs des figures 9 et 10 où :Le corps de
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la lampe tourne autour d'un axe qui est disposé perpendiculai- rement à la direction de l'arc luminescent, o' est¯a.,d3.re du tube luminescent, axe qui est, également, symétrique par
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rapport aux récipients polaires.
Areo cette disposition, le constituant lourd de l'amalgame, c'est-à-dire 1s mercure 58 est projeté par la force Centrifuge dans les parties de ces récipients qui sont les plus éloignées de l'axe de rotation, tandis que le métal étranger 50 se trouve au
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point même de formation de l'are luminescent,
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Du fait que dans la rotation du corps de la lampa, le métal est comprimé par la force centrifuge dans chaque récipient, en outre de la aépration désirée des éléments de l'amalgame, on a l'avantago supplémentaire que la distança) des électrodes reste absolument oonstanto et que par suite, il n'y a aucune projection de métal on ébullition.
Par suite, il devient posuible d'utiliser den lampes à point avec deux pôles de merouro ou d'amalgame ou, dans le cas du courant alternatif, avec trois pôles de mercure ou d'amalgame.
Bien entendu, la présente invention englobe, outre les lampas ci-dessus décrites, les moyen@ décrias et mis en oeuvre pour leur fonctionnement et les procédés basés sur l'utilisation de ces moyens et les lampes résultant de la, mise en oeuvre de ces moyens et procédés.