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-Tube redresseur à atmosphère gazeuse.
La présente invention est relative aux tubes à déchar- ges destinés à redresser du courant alternatif et plus particu- lièrement aux tubes redresseurs comportant une cathode à incan- descence, de préférence une cathode à oxyde, et une atmosphère gazeuse pour réduire les pertes de tension. Ces tubes redres- seurs ont déjà été utilisés avantageusement pour le redresse- ment de diverses tensions. Ils 'étaient de préférence remplis d'un gaz rare dont la pression était en général telle que le tube à décharges contînt encore une quantité suffisante de gaz rare après avoir fonctionné pendant un millier d'heures et davantage.
Le gaz disparait graduellement, surtout par occlusion dans la matière volatilisée par désagrégation des électrodes,
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laquelle matière se dépose sur la paroi de verre ou sur d'au- tres parties du tube. Pour le redressement de tensions supé- rieures, par exemple de 1000 volts et davantage, ou il fallait des pressions moindres pour éviter des décharges en retour, on utilisait de la vapeur de mercure. En outre le tube contenait du mercure liquide, ce qui avait pour effet que la vapeur de mercure disparue pour les susdites raisons était toujours remplacée.
Dans les tubes à décharges conçus pour des tensions supérieures on utilisait déjà un mélange de gaz rare et de vapeur de mercure, parce qu'on avait constaté que l'addition du mercure favorise le rendement, en réduisant la tension d'amorçage. Dans ce cas aussi la pression du gaz rare utilisé était en général relativement élevée, au moins quelques mil- limètres, afin d'éviter une réduction de la durée par suite de la disparition du gaz rare.
Si l'on désirait utiliser des atmosphères gazeuses à de telles pressions dans des tubes à décharges conçus pour des tensions supérieures, plus particulièrement pour des tensions avec lesquelles la tension d'amplitude c'est-à-dire la tension maximum produite pendant une demi-période entre deux électrodes au cours du fonctionnement normal avait une valeur supérieure à 250 volts environ, on se heurtait à de grandes difficultés, parce que dans ce cas le risque de décharges-en retour et de décharges entre les anodes est très grand.
Les difficultés s'accentuaient au fur et à mesure de l'augmentation du courant en circulation, car dans ce cas la température de l'anode augmentait également, entre autres.
Bien que les redresseurs fonctionassent souvent bien pendant assez longtemps, ils n'offraient pas une grande sécurité, @
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des décharges en retour se produisant souvent brusquement. Ces difficultés étaient influencées par la présence de cathodes à oxyde parce que la matière volatilisée, par exemple de l'oxyde de baryum, quittant les cathodes se dépose aussi sur les ano- des, de sorte que ces dernières deviennent capables d'émet- tre.
Il s'ensuit que pour les tensions de 110 et 220 volts utilisées fréquemment dans la technique des courants alternatif on ne disposait pas de redresseurs à cathode à incandescence offrant une sécurité parfaite.
On citera comme exemple une installation comportant des redresseurs munis de trois anodes et d'une cathode à oxyde destinés à redresser du courant triphasé de 220 volts et où chaque tube redresseur fournissait un courant continu de 6 am- pères.
Ces tubes redresseurs étaient remplis d'argon à une pression d'environ 1 mm et, en outre, ils contenaient une certaine quantité de mercure. Ils donnaient lieu à de grandes difficultés.
Or on a constaté, fait surprenant, que lorsqu'on réduit sensiblement la pression de l'argon, c'est-à-dire jus- qu'à 0,3 mm, tout en utilisant le mercure, celà n'abrège pas sensiblement la durée de ces tubes tandis que le risque de décharges en retour se trouve sensiblement réduit.
Ce résultat était d'autant plus surprenant que, pour une différence de potentiel de l'ordre indiqué entre les élec- trodes,on n'obtient pas par l'utilisation d'une atmosphère gazeuse se composant exclusivement d'argon à la pression men- tionnée, une durée suffisante de service du tube, car dans ce cas le gaz rare disparaît très rapidement à moins qu'on ne prévoie en même temps de la vapeur de mercure.
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Il s'ensuit que la vapeur de mercure empêche les gaz rares de disparaitre de l'atmosphère gazeuse du tube à déchar- ges.
De plus, de nombreuses expériences ont prouvé qu'avec des tubes conçus pour des tensions où: la tension d'amplitude produite normalement entre deux électrodes est supérieure à 250 volts,. il existe dans un mélange de gaz rare et de vapeur de mercure une région de pression pour le gaz rare, dans laquelle la pression du gaz rare ajouté au mercure a une'faible valeur telle qu'il ne se produise pas de phénomènes de décharges en retour, tandis que la pression suffit néanmoins à empêcher le gaz rare de disparaître du mercure.
Eu égard à ce fait on utilise conformément à l'in- vention pour le gaz rare ajouté au mercure dans le tube re- dresseur à cathode à incandescence du type précité une pression, dont les limites pour l'argon sont de 0,01 mm et 0,5 mm de Hg et pour le néon de 0,02 mm et 1 mm de Hg.
En outre il y a avantage à donner à la pression de la vapeur de mercure une valeur telle au cours du fonctionnement, qu'elle soit approximativement du même ordre de grandeur que celle du gaz rare.
La pression du mercure produite pendant le fonction- nement est fonction de.la température du mercure, qu'on peut régler en disposant convenablement le mercure par rapport à la cathode chaude et à la décharge, et qui est d'autant plus basse que le mercure est plus écarté de ces sources de chaleur.
Du fait que l'invention s'applique plus particulière- ment aux tubes redresseurs à haute tension et que la présence du mercure peut donner lieu en outre à la production d'amalga- .,.il est désirable de réaliser les anodes de ces tubes en graphite, qui est de préférence poli, ou de recouvrir une anode
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métallique de graphite. En outre on peut utiliser, par exemple, des revêtements en chrome ou en oxyde de chrome. Les fils d'alimentation qui sont faits en une matière pouvant provoquer éventuellement des décharges en retour, sont protégés contre la décharge, par exemple, par de la matière isolante résistant à la chaleur, par exemple en stéatite.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé, qui en représente à titre d'exemple plusieurs modes de réalisation.
Les figures 1 et 2 montrent un redresseur conforme à l'invention en vue de côté et en plan.
La fig. 3 représente, partie en coupe et partie en vue extérieure, un autre mode de réalisation d'un redres- seur conforme à l'invention.
Le tube redresseur montré sur les figures 1 et 2 est destiné au redressement de courant alternatif triphasé avec une tension efficace de 220 volts entre chaque anode et la cathode.
La hauteur du tube est environ de 25 cm, et toutes les parties sont représentées aux proportions exactes. Des fils d'alimen- tation entourés de tubes 3 et 4 en stéatite disposés sur le pincement 5 du pied 6, supportent la cathode 1 dans l'ampoule de verre 2. Les fils d'alimentation 7 et 8 sont scellés dans le pincement 5 et reliés aux contacts du culot en cuivre 9. Le récipient 2 comprend trois bras 10, 11, 12 coudés à angle droit dont les parties verticales constituent les chambres d'anode à l'intérieur desquelles les anodes 13 sont disposées sur les pieds 14. Les fils d'alimentation des anodes sont pro- tégés par des tubes en stéatite 15 traversant un prolongement cylindrique 16 du pied.
Les fils d'alimentation traversent de façon parfaitement étanche le pincement de ce pied et sont reliés aux coiffes de raccordement 17. n
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La partie horizontale des bras 10, 11, 12 est consti- tuée en grande partie par des bagues métalliques 18 auxquelles on peut appliquer un potentiel approprié afin que la décharge s'amorce correctement chaque fois vers chaque anode. En outre, on peut appliquer de manière connue à ces bagues 18 une ten- sion de commande destinée à commander la décharge. De préfé- rence, la cathode 1 est du type Wehnelt, et est revêtue d'un oxyde, de préférence d'oxyde de baryum.
En pratique il se produit une tension d'amplitude de 770 volts entre les anodes de ces tubes à courant continu de 220 volts. Si l'on utilise une atmosphère gazeuse d'argon à une pression de 0,03 mm de Hg et si l'on introduit en outre dans le tube une quantité de mercure liquide on trouve en pra- . tique que le risque de décharges en retour est complètement évité et que le tube à décharges peut supporter même des ten- sions deux ou trois'fois plus fortes.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4 toutes les électrodes sont disposées dans un seul es- pace cylindrique constitué par l'ampoule de verre 20. La moi- tié gauche de la fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 4 qui est elle-même une coupe suivant la ligne IV- IV de la fig. 3. La moitié droite de la fig. 3 montre le réci- pient 20 avec son contenu en vue extérieure. La hauteur de ce tube est d'environ 17 cm. et toutes les parties sont repré- sentées de manière à conserver leurs proportions mutuelles exactes.
On a constaté qu'on peut loger dans cet espace un redresseur également destiné au redressement de courant alter- natif triphasé dont la tension correspond à celle du mode de réalisation précité, ce tube redresseur étant rempli de néon à une pression de 0,5 mm de Hg additionné d'une certaine quan- tité de mercure liquide.
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Sur le dessin les anodes sont désignées par 21, 22 et 23. Comme le montre ce dessin l'anode 21 est vissée sur l'extrémité 24 du fil d'alimentation 25 qui est entouré d'un tube 26 en stéatite. En 27 1-e tube en stéatite est scellé à un appendice 28 en verre qui fait corps avec la paroi du récipient 20. A l'autre extrémité le tube en stéatite 26 est disposé dans une forure correspondante 29 de l'anode 21, et à la base de cette dernière est prévue une forure concentrique 30 dont le diamètre est un peu plus grand. De cette manière on obtient que le point où l'anode 21 en graphite est en contact avec le tube en stéatite 26 est séparé de la décharge par une trajectoire relativement longue, ce qui a pour effet d'éviter une décharge à lueur au susdit point de contact.
Le fil d'alimentation 25 est soudé au disque 31 en ferrochrome,dont les bords sont scellés à la paroi en verre du récipient 20. Le disque 31 est muni à l'extérieur d'un contact de raccordement 32.
Les autres anodes 22 et 23 sont montées de façon analogue. Les anodes 21, 22, 23 sont entourées d'un bâti cy- lindrique 33 qui est ouvert du côté inférieur et divisé, par des cloisons s'étendant radialement du milieu, dans un sens longitudinal, en trois parties dont chacune contient une anode.
Pour chaque anode une partie de la paroi extérieure du cylindre 33 est remplacée par de la gaze métallique, de sorte que la décharge puisse sortir à la fois par le bas et à tra- vers les parties 35, 36, 37 en gaze métallique et qu'en même temps la chaleur puisse être rayonnée par les anodes. La par- tie restante non-perforée du cylindre 33, conjointement avec les cloisons 34, suffit à éviter une décharge entre les anodes.
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peut appliquer un potentiel convenable à l'aide du. fil d'ali- mentation 38 traversant en 39 la paroi du tube à décharges.
Dans la partie supérieure du tube est dispose un dis- que en mica 40 protégeant les points de traversée des conduc- teurs d'alimentation des anodes contre un chauffage excessif, qui pourrait endommager les scellements.
La cathode 41 est une cathode de Wehnelt et elle est que munie, des fils d'alimentation 42 et 43 qui, de même/les anodes, traversent la paroi en verre de l'ampoule 20 dans des disques en ferrochrome 44. La cathode est entourée de l'écran 45 qui est relié,par exemple, mécaniquement et électriquement, au fil d'alimentation 43 par l'intermédiaire du conducteur 46. Cet écran 45 présente, entre autres, l'avantage d'éviter lors des décharges en retour la désagrégation de la matière constitu- tive des cathodes qui se dépose sur les anodes et la paroi de verre.