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Lampe à éclat.
La présente invention est relative à une lampe à éclat.
On connaît déjà des lampes de ce genre où l'effet actinique est réalisé entièrement ou presque en brûlant dans une atmosphère d'oxygène un métal, par exemple du ma- gnésium ou de l'aluminium, auquel on a donné une très grande surface en le pulvérisant ou le laminant.
La présente invention met à profit la propriété de plusieurs réactions gazeuses de présenter un effet acti- nique suffisant.
La lampe à éclat faisant l'objet de l'invention
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renferme une atmosphère gazeuse, dans laquelle est produite une réaction gazeuse par allumage électrique, l'effet acti- nique de la lampe à éclat résultantessentiellement de la réaction gazeuse. Par "réaction gazeuse" on entend non seu- l.ement la réaction mutuelle de mélanges de gaz mais aussi la réaction produite par un seul gaz susceptible de se décomposer. La lampe à éclat suivant l'invention présente l'avantage d'une fabrication simple, étant donné qu'il suffit de munir cette lampe d'une atmosphère gazeuse appro- priée- En outre elle présente l'avantage additionnel que l'ampoule demeure claire, parce que l'allumage ne produit pas de fumée ayant un effet fâcheux sur la lumière.
De pré- férence, on utilisera un corps incandescent pour produire l'allumage, mais il est également possible d'employer un agent d'allumage agissant d'une autre façon.
Comme exmples de mélanges gazeux susceptibles de réagir avec un effet actinique, on peut mentionner les mélanges d'oxyde de carbone et d'oxygène, de sulfure de carbone et d'oxygène, d'oxysulfure de carbone et d'oxygène, de gaz hilarant et d'hydrogène, d'ammoniaque et d'oxygène, de formaldéhyde et d'oxygène, d'oxyde d'azote et d'oxygène, de cyanogène et d'oxygène, de sulfure d'hydrogène et d'o- xygène etc. Les trois mélanges mentionnés en premier lieu ont un fort effet actihique, de sorte qu'ils conviennent particulièrement bien à la réalisation de l'invention.
Comme exemple d'un gaz produisant un effet acti- nique par décompos tion on peut mentionner l'azothydrate de chlore.
La quantité de lumière produite par ces réactions lumineuses dépend en général de la nature de la réaction, @
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de la pression et du volume du mélange de gaz et en outre des volumes partiels des gaz réagissants. Il s'ensuit, qu'on peut obtenir la quantité de lumière maximum si l'on met en oeuvre simultanément la réaction la plus favorable par rapport à la quantité de lumière produite, une pression et un volume de l'ampoule aussi grands que possible et en outre une élimination aussi soignée que possible des sub- stances indifférentes- Toutefois, ceci impliquerait une cons- truction de la lampe extrêmement forte, afin d'éviter le danger d'éclatement de l'ampoule lors de l'explosion pro- duite par la réaction. Il va sans dire qu'il est recomman- dable en pratique d'utiliser des ampoules pas trop grandes.
En outre il faut tenir compte du fait que, même dans le cas où la paroi de l'ampoule est constituée par du verre extrêmement fort, une détérioration mécanique du verre pour- rait réduire la résistance de l'ampoule contre la pression d'explosion du gaz réagissant et la lampe deviendrait dan- gereuse pour l'assistance.
Conformément à un mode de réalisation de l'inven- tion, la pression totale du mélange gazeux est telle qu'il ne se produise pas une pression d'explosion provoquant l'éclatement de l'ampoule, même dans le cas où elle est légèrement détériorée.
On a constaté qu'il est avantageux d'utiliser une pression totale ne dépassant pas 1/3 atmosphère, si on utilise un mélange gazeux se composant d'oxyde de carbone et d'oxygène.
Conformément à un autre mode de réalisation de l'in- vention, la pression totale du mélange gazeux, qui est d'or-
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dinaire inférieure à l'atmosphère, est telle que lorsque l'atmosphère gazeuse de l'ampoule est additionnée d'air jusqu'à 1 atmosphère il ne se produise pas un mélange de gaz explosif dont la pression d'explosion provoquel'écla- tement de l'ampoule. Ceci importe surtout lorsque pour une raison quelconque, par exemple une petite fêlure produite dans le verre après remplissage de la lampe, l'atmosphère gazeuse de la lampe est additionnée d'air atmosphérique sous l'effet de la dépression. Ceci pourrait produire un mélange explosif provoquant l'éclatement de l'ampoule lors de l'allumage de la lampe.
Si l'on remplit l'ampoule, par exemple, d'un mélange de gaz se composant d'oxyde de carbone et d'oxygène (2 Volumes CO pour un volume 02) ayant une pression totale de 1/2 atmosphère, l'ampoule renferme une quantité d'oxyde de carbone ayant une pression partielle de 1/3 atmosphère et une quantité d'oxygène ayant une pression partielle de 1/6 atmosphère. S'il se présente une fuite dans l'ampoule, environ} atmosphère d'air pénétrera de sorte que l'ampoule renfermera un mélange explosif se composant de 1/3 atmosphère d'oxyde de carbone, de at- mosphère d'air et de 1/6 atmosphère d'oxygène.
On sait que la proportion inférieure explosive en oxyde de carbone d'un mélange se composant d'oxyde de carbone et d'oxygène est d'environ 16 %, c'est-à-dire que si le mélange contient moins de 16 % d'oxyde de carbone, il ne se produit pas d'explosion. En raison de la possibi- lité que l'atmosphère de l'ampoule puisse être additionnée d'air jusqu'à la pression de l'atmosphère, comme décrit plus haut, il est recommandable de prendre soin que la quantité d'oxyde de carbone introduite dans l'ampoule ne
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dépasse pas une valeur correspondant à 16 atm. d'oxyde de
100 carbone ou bien 16 x 76 cm. de mercure = 12 cm. de mercure
100 pour la pression de l'oxyde de carbone.
Un mélange remplis- sant ces conditions se compose donc d'oxyde de carbone à la pression de 10 cm. de mercure et d'oxygènea pression de 5 cm. de mercure. Ce mélange a une pression totale d'en- viron 1/5 atmosphère et par conséquent, il remplit les con- ditions spéciales précitées, étant donné que sa pression d'explosion n'atteint pas une valeur excessive, tandis que dans le cas où il y a une fuite dans l'ampoule il ne se pro- duit pas de mélange explosif. ,
Conformément à un mode de réalisation spécial de l'invention le risque d'explosions en cas de fuites dans l'ampoule peut également être évité en additionnant le mé- lange de réaction d'une substance reculant les limites d'explosion.
Dans ce but on peut utiliser, par exemple, de l'argon, de l'azote, de l'hélium, du bioxyde de carbone et en outre des chlorures, par exemples SICI, SO2C12, CC14.
Du tétrachlorure de carbone convient particulièrement bien.
Comme exemples de mélanges de gaz contenant CC14 et convenant pour les lampes à éclat, on peut mentionner le mélange se composant de 15 volumes d'oxyde de carbone, 7,5 volumes d'oxygène et 1 volume de CC14 et aussi le mélange se composant de 4 volumes de sulfure de carbone, 12 volumes d'oxygène et 4 volumes de tétrachlorure de carbone.
Il existe d'autres moyens de rendre moins graves les conséquences d'une explosion éventuelle. On peut uti- liser, par exemple, une ampoule à double paroi dont l'es- face intermédiaire'est rempli éventuellement de laine de
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verre ou bien disposer une gaze quelconque autour de l'am- poule. On peut également appliquer une couche transparente de vernis ou de laque sur la paroi intérieure ou extérieure de l'ampoule ou -bien sur les deux, cette couche s'opposant à l'éclatement de l'ampoule à la suite d'une explosion.
En outre, on peut réduire considérablement le risque d'écla- tement de l'ampoule en scellant un fusible dans la lampe.
Il est également possible de sceller à l'ampoule un tube pouvant communiquer avec l'air extérieur, par exem- ple, à l'aide d'un bouchon de fermeture en caoutchouc. Dans ce cas on enlève le bouchon du tube immédiatement avant le fonctionnement de la lampe, de sorte que l'intérieur de l'ampoule communique avec l'air extérieur à travers le tube.
Par suite, il n'est plus à craindre que la pression d'ex- plosion atteigne une valeur excessive.
Conformément à un autre mode de réalisation de l'in- vention, le corps incandescent et le mélange gazeux sont tels qu'en présence d'une introduction supplémentaire d'air jusqu'à 1 atm. dans l'ampoule comme décrit plus haut, le filament brûle à une tension déterminée de 4 volts, par exemple au-dessous de la température d'explosion du mélange de gaz ainsi produit et lorsqu'il n'y a pas addition d'air au-dessus de la température d'explosion du mélange de réaction.
Toutefois, si l'on fait fonctionner ces lampes à éclat construites pour une certaine tension de service, par exemple 4 volts, à une tension plus élevée, le corps incandescent est chauffé à une température supérieure à la température prévue, ce qui peut provoquer une explosion.
On peut éviter ce danger en constituant le corps incandescent par un métal dont le point de fusion est in-
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férieur à la température d'explosion du mélange gazeux pro- duit après le remplissage supplémentaire de l'ampoule avec de l'air jusqu'à une atmosphère. Ce mode de réalisation de l'invention va être décrit ci-après et on indiquera à titre d'exemple quelques données numériques. Si l'on utilise, par exemple, une atmosphère gazeuse dont la température d'explo- sion est de 600 C, mais qui, après le remplissage supplé- mentaire de l'ampoule avec de l'air jusqu'à 1 atm., a une température d'explosion de 750 C, on peut employer avanta- geusement un corps incandescent en aluminium, puisque ce métal fond à 660 C.
La lampe à éclat est construite de tel- le manière qu'à une tension de service de 4 volts le corps incandescent est chauffé à une température de 630 C environ, cette valeur étant comprise entre ladite température d'ex- plosion de 600 C et le point de fusion de l'aluminium, 660 C. Si, par suite de fuites, de l'air a pénétré dans la lampe de sorte que la pression atteigne 1 atm., le corps incandescent en aluminium sera chauffé à une température très inférieure à 750 C lorsqu'on applique une tension de service de 4 volts, de sorte que les conditions de sécu- rité sus-mentionnées sont remplies.
Si l'on applique, par erreur, une tension de service supérieure à 4 volts, par exemple 8 volts ou davantage, le corps incandescent en alu- minium fondra lorsqu'il atteindra une température de 660 C, de sorte que même pour cette tension de service supérieure la susdite température d'explosion de 750 C ne puisse être atteinte. Dans ce cas, la lampe est parfaitement protégée.
Enfin, les usagers peuvent être avertis, du danger d'explosion provoqué par le remplissage d'air par suite de fuites, si l'on munit l'ampoule d'un dispositif donnant une
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indication visible dèsque la pression dans l'ampoule dépasse une certaine valeur par suite de fuites. cet ef- fet on peut utiliser, par exemple, un manomètre convenable en métal ou en verre.
Un autre moyen de réduire la pression d'explosion consiste à introduire dans l'ampoule une substance absorbant entièrement ou partiellement le gaz produit lors de le réac- tion. Pour les réactions
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par exemple, il est avantageux d'intro- duire dans l'ampoule du NaOH ou du KOH (par exemple en en imbibant de la laine de verre), de sorte que le C02 produit est directement lié.
Il existe divers moyens d'augmenter l'effet actinique de la lampe à éclat suivant l'invention: on peut, par exem- ple, faire en sorte que l'atmosphère de l'ampoule contienne de la vapeur de mercure ou bien que cette vapeur soit pro- duite lors de l'allumage, cet effet on peut appliquer du mercure, de l'amalgame de mercure ou des sels mercuriques, par exemple de l'iodure mercureux, sur le corps incandescent.
La couleur de la lumière peut être influencée en appliquant sur ce corps d'autres sels produisant une lumière colorée, par exemple des sels de sodium, qui émettent une lumière jaune ou bien du chlorure de strontium qui émet une lumière rouge. On peut aussi introduire du néon dans l'ampoule ou bien utiliser une ampoule rouge.
Le rendement de la lampe à éclat faisant l'objet de l'invention peut être augmenté en munissant une moitié de l'ampoule.9 soit à l'intérieur, soit à l'extérieur d'une cou- che réfléchissant la lumière en la diffusant. Dans ce cas on obtient l'avantage additionnel que la lampe permet égale- ment de faire des photographies, lorsqu'elle est disposée
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entre l'appareil photographique et le groupe de personnes à photographier. On peut encore augmenter le rendement en utilisant pour l'ampoule une espèce de verre transparent à la lumière ultraviolette.
Bien qu'on puisse faire fonctionner la lampe à éclat suivant l'invention, sans avoir recours à un agent d'allumage, on peut éventuellement utiliser un tel agent afin de réduire le temps de réaction. A cet effet on peut appliquer un agent d'allumage sur le corps incandescent, ce qui permet de faire débuter la réaction simultanément en plusieurs points, de sorte qu'elle s'effectue plus rapi- dement. Ceci peut également être réalisé en montant plusieurs corps incandescents dans la lampe.
Si on le désire, la lampe à éclat peut être construi- te de telle façon qu'on puisse l'utiliser à plusieurs repri- ses. A cet effet on utilise un mélange de réaction tel qu'après le premier emploi, il se produise de nouveau à l'ai- de d'un remplissage supplémentaire d'oxygène ou d'air, un mélange de réaction susceptible de donner un effet actinique.
Ceci peut être réalisé en utilisant une ampoule à pointe et en rompant cette pointe après le premier emploi, de sor- te que l'air pénètre dans l'atmosphère de l'ampoule. Un au- tre moyen consiste à relier, à l'aide d'un tuyau muni d'un robinet, l'ampoule renfermant le mélange de réaction à une seconde ampoule renfermant un gaz dont la pression est supérieure à celle de la première ampoule, et dont une cer- taine quantité est admise dans la. première ampoule, en ouvrant le robinet après l'emploi de la lampe à éclata de sorte qu'il se produit de nouveau dans la première ampoule un mélange de gaz de réaction à effet actinique. Par un 1
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choix judicieux des substances et des pressions on peut ainsi construire une lampe susceptible d'être utilisée à plusieurs reprises.
Dans la fabrication de lampes à éclat, suivant l'invention, il est recommande de prendre certaines me- sures afin d'éviter une réaction de l'atmosphère gazeuse pendant la fabrication, cette réaction pouvant se produire plus particulièrement lorsque le queusot est scellé à la lampe, surtout si l'atmosphère gazeuse réagit déjà à une température relativement basse. C'est pourquoi la demande- resse a inventé un nouveau procédé pour l'évacuation et le remplissage de lampes à incandescence à atmosphère gazeu- se, ce procédé consistant à munir le queusot d'une gaine élastique,par exemple un tuyau flexible en caoutchouc, au moyen duquel s'effectue le remplissage et l'obturation du queusot.
L'invention sera mieux comprise en se référant au - dessin annexé, donné à titre d'exemple, qui en représente plusieurs modes de réalisation.
Sur la Fig. 1 l'ampoule d'une lampe électrique à incandescence est désignée par 1. Cette ampoule est scellée au pied 2 muni du pincement 3 dans lequel sont scellés les fils d'alimentation 4. Avant que le queusot 5 soit scel- lé, on le perce d'une ouverture 6 qui est fermée par le tube en caoutchouc 7 glissé sur le queusot. Quand on a fait le vide dans la lampe, on scelle le queusot en 8 environ.
Ensuite on place le tuyau en caoutchouc dans la position montrée sur la Fig. 2. La partie 9 du tuyau est reliée à une conduite 10 destinée à introduire une atmosphère gazeuse convenable dans l'ampoule. Après que la lampe a été remplie de l'atmosphère gazeuse le queusot et le tuyau en caoutchouc
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sont immergés dans une substance plastique obturatrice, par exemple de la picéine ou de la cire à cacheter, et en- suite refroidis. Si l'on n'utilise pas une substance obtura- trice, le tuyau flexible peut servir de soupape de sûreté dans le cas par exemple, où la pression d'explosion atteindrait une valeur excessive par suite de fuites de l'ampoule,comme décrit plus haut.
Les Figs. 3 et 4 montrent des modes de réalisation où le queusot n'est pas pourvu de l'ouverture précitée. La Fig. 3 montre le queusot 11 rie l'ampoule relié à la condui- te de gaz 12 à l'aide du tuyau en caoutchouc 13. Après l'é- vacuation et le remplissage de l'ampoule, on abaisse le queu- sot 11 légèrement, comme le montre la Fig. 4. Ensuite la par- tie 14 du tuyau légèrement étiré est pincée puis le tuyau est coupé, immergé dans une masse plastique obturatrice, par exemple de la picéine ou de la cire à cacheter, et en- suite refroidi.
Il existe encore un autre moyen d'éviter que l'at- mosphère gazeuse de l'ampoule réagisse, lorsque le queusot est scellé à la lampe. Ce moyen consiste à introduire dans le queusot une matière poreuse évitant la propagation dans l'ampoule d'une explosion éventuelle se produisant dans le queueot. Comme matières convenables on peut mentionner de la laine de verre ou de la gaze métallique.
Sur la Fig. 5 l'ampoule d'une lampe électrique à incandescence est désignée par 15. Cette ampoule est scel- lée au pied 16 muni du pincement 17 dans lequel sont scellés les conducteurs d'alimentation 18. 19 désigne une gaze métallique disposée dans le queusot 20. S'il se produit une explosion, lorsqu'on scelle le queusot à la. lampe, la gaze
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métallique remplit une fonction correspondante à celle de la gaine d'une lampe de mine, évitant ainsi l'explosion de l'atmosphère gazeuse de l'ampoule.
Ces mesures peuvent encore être combinées avec la disposition d'un tuyau flexible et d'une ouverture dans le queusot, ces moyens servant de soupape de sûreté, comme décrit plus haut.
On a indiqué ci-dessus qu'on peut éviter le danger d'une explosion en utilisant un mélange gazeux de réaction ayant une pression relativement basse ou bien en introdui- sant dans la lampe une substance dite "étouffoir", par exem- ple, du tétrachlorure de carbone qui recule les limites d'explosion du mélange gazeux. Ces substances additionnelles peuvent cependant présenter l'inconvénient dans certains cas de réduire l'effet actinique de la lampe.
On a constaté que l'utilisation d'un mélange gazeux de réaction constitué par du sulfure de carbone et de l'oxy- de d'azote est très avantageuse, étant donné que dans le cas où de l'air de l'atmosphère pénètre dans l'ampoule, le risque d'une explosion de la lampe est complètement évité quelle que soit la pression totale ainsi produite. Ceci sem- ble devoir être attribué à la combinai.son de l'oxygène, ayant pénétré dans l'ampoule par les fuites, avec l'oxyde d'azote du mélange de réaction pour former du bioxyde d'azote, l'a- zote atmosphérique qui a en outre pénétré servant d'étouffoir.
On peut s'assurer immédiatement si la lampe renferme de l'air atmosphérique, car l'atmosphère de la lampe présente alors une couleur rouge-brun par suite de la formation précitée de bioxyde d'azote.
On peut réaliser des lampes à éclat tout à fait inoffensives, tout en utilisant les ampoules en verre norma-
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les généralement usitées pour les lampes électriques à inca.n- descence, si l'on a soin que la pression du mélange gazeux mis en oeuvre suivant l'invention soit inférieure à une pres- sion de 20 cm de mercure environ.
Un autre avantage de l'invention consiste en ce que la température d'allumage du mélange de gaz de réaction a une valeur telle qu'on peut sceller le queusot à la lampe, sans avoir recours à des mesures spéciales lors de la fabri- cation.
Conformément à l'invention on peut utiliser un mélan- ge de 1 volume de CS2 pour 6 volumes de N0 ou bien un mélange de 1 volume de CS2 pour 8 volumes de NO. Ce dernier mélange donne, il est vrai, un effet actinique supérieur à celui du premier, mais par contre une explosion plus brisante. De préférence, on utilise un mélange se composant de 1 volurne de CS2 et de 7 volumes de NO.
Si l'on utilise un corps incandescent pour réaliser l'allumage il importe qu'il puisse atteindre rapidement la température requise pour l'allumage, étant donné que dans le cas d'une durée excessive pour atteindre cette température, on court le risque que le corps incandescent déjà chaud soit attaqué chimiquement, en sorte qu'il est détruit avant d'avoir atteint la température nécessaire pour l'allumage du mélange de réaction. Il faut tenir compte de cette condi- tion lors du calibrage du corps incandescent, dont le point de fusion doit, par suite, être assez élevé.
Conformément à un autre mode de réalisation de l'in- vention on utilise un corps incandescent recouvert d'une couche à forte résistance chimique, par exemple du fil re- couvert de molybdène ou de tungstène.
On peut encore perfectionner la composition voulue de
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la lumière en appliquant sur le corps incandescent, par exemple, un composé de sodium et de strontium additionnée de préférence, d'un sel de baryum et de calcium ou bien en ajoutant une petite quantité d'un gaz rare, par exemple de l'hélium, qui augmente l'intensité dans le jaune et le rouge de la lamière actinique.
Pour la réalisation de l'invention, il est avanta- geux d'utiliser un agent d'allumage,afin de réduire la durée de l'effet lumineux. Comme exemple d'un agent d'al- lumage approprié on peut mentionner un mélange se composant d'une substance génératrice d'oxygène, par exemple du ni- trate de baryum ou du chlorate de potassium, et d'une poudre métallique à l'état finement divisé, par exemple de l'alumi- nium ou du fer. Comme liant on peut utiliser, par exemple, de la dextrine.