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RECIPIENT A DECHARGE DANS LE VIDE AVEC CAPACITE SOUS VIDE SEPAREE DE LA POMPE ET CATHODE EN MERCURE PUR
Dans les récipients à décharge dans le vide, tels que les redresseurs à vapeur de mercure et les appareils analogues pour transformer le courant électrique, en particulier dans les appareils avec capacité sous vide séparée de la pompe et cathode en mercure pur, dans lesquels plusieurs anodes sont opposées à une cathode commune dans un récipient à vide, il est nécessaire de disposer chacune des anodes séparées dans une chambre d'anode
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spéciale afin d'éviter les allumages en retour qui pourraient résulter de l'arrivée à une anode éteinte d'ions provenant de l'arc dirigé vers des anodes voisines.
Une autre cause d'allumages en retour réside dans le fait que l'émission très violente de vapeur de mercure, qui part de la catnode, entraine avec elle des ions de mercure en grande quantité.
Conformément à l'invention, on évite les allumages en retour dans les redresseurs avec récipient à vide séparé de la pompe en introduisant dans ce récipient des gaz chimiquement inactifs, par exemple des gaz rares, en quantité telle qu'ils correspondent à une pression de 1 à plusieurs centièmes de millimètres de mercure.
Si, au contraire, on introduit, comme on l'a déjà proposé pour d'autres buts, des gaz rares correspondant '1 une pression de l'ordre de grandeur de 1 cm de mercure ou plus, les troubles à éviter apparaissent d'une façon bien plus importante.
On peut utiliser tous les gaz rares, c'est-à-dire l'nélium, le néon, l'argon, le krypton et le xénon.
Comme l'émission de vapeur de mercure partant direc- tement de la cathode est précipitée en général dans une cnambre de condensation spéciale, il est possible que les gaz rares introduits dans le récipient soient chassés dans la partie supérieure de cette cnambre de condensation par l'émission de valeur de mercure et y soient maintenus, de sorte que, malgré l'introduction des gaz rares, il y aurait, au bout d'un certain temps, un appauvrissement en particules gazeuses au voisinage des anodes.
Conformément à l'invention, les compartiments du récipient à vide, dans lesquels le jet de vapeur de mercure partant directement de la cattiode a tendance à comprimer le gaz ra-
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re introduit, sont réunis par des passages spéciaux avec le voisinage des anodes, de telle façon que le gaz rare a la pos- sibilité de s'échapper constamment par ces passages spéciaux et de retourner au voisinage des anodes. Il en résulte un cir- cuit continu du gaz rare qui est entraîné par le jet de vapeur de mercure partant de la cathode.
De plus, il y a lieu de tenir compte de la perte de gaz qui est faible mais a toujours lieu. Dans les récipients à décnarge dans le vide qui doivent conserver leurs propriétés pendant plusieurs milliers d'heures de fonctionnement, il est nécessaire de compléter la quantité de gaz rare au moyen de récipients de réserve spéciaux qui sont actionnés soit à la main, soit automatiquement par un dispositif mesurant le vide, de telle façon qu'une quantité suffisante de gaz rare passe du récipient de réserve dans le récipient à décharge dans le vide.
On décrira l'invention plus en détail en référence au dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 montre un redresseur conforme à l'inven- tion et son condenseur en coupe longitudinale suivant la ligne
1-1 de la figure 2 ;
La figure 2 montre une coupe transversale de la figure
1 ;
La figure 3 montre une deuxième forme de réalisation du redresseur en coupe longitudinale avec un dispositif pour réintroduire automatiquement le gaz chimiquement inactif;
La figure 4 est une coupe transversale du dispositif de la figure 3;
La figure 5 montre une variante de réalisation pour un détail du dispositif de réintroduction du gaz selon la figure 3.
Le niveau de mercure servant de cathode pour le redresseur est indiqué en 1 et les six anodes 2 sont disposées dans
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les tubes d'anodes 5. Le récipient à vide se compose d'une partie supérieure 3 et d'une partie inférieure 4. Dans la partie supérieure se trouve la cloche 6 servant à la condensa- tion de la partie principale du mercure vaporisé provenant de la cathode 1. Les bras d'anode 5 et la cloche 6 sont baignés par le liquide de refroidissement 7. Dans la partie inférieure 4 est dispose, au-dessus de la cathode 1, un tube de guidage 8 qui conduit la vapeur de mercure vers la cloche de condensation 6. Le refroidissement de la partie inférieure est effectué par le liquide de refroidissement 9. Le cnemin de l'arc allant de l'une des anodes 2 à la catnode 1 est représenté par une ligne en trait interrompu.
La condensation du liquide réfrigérant en ébullition s'effectue dans les condenseurs 13 et 14 qui communiquent avec les cnambres de refroidissement par les conduites 11 et 12. Les condenseurs sont disposés dans une cheminée d'air 15 et sont refroidis par le ventilateur 16.
Comme on l'a¯déjà indiqué, le gaz rare introduit se rassemble dans la partie supérieure de la chambre de condensation 6 sous l'action du courant de vapeur de mercure. Pour le faire passer de là dans le voisinage des anodes 2, on a prévu des conduites tubulaires 17 qui peuvent être fixées par des supports 18. L'ouverture d'entrée des conduites tubulaires 17 fait face à la paroi refroidie de la chambre de condensation comme le fait voir la figure 1. Ainsi, l'embouchure de ces tubes reçoit le courant direct de vapeur de mercure ; plus, il est avantageux de faire partir les gaz rares d'un endroit de la cnambre de condensation qui est relativement froid.
Dans la forme de réalisation selon les figures 3 et 4, les tubes 17 sont remplacés par des tubes de communication directe 19 prévus entre les bras d'anode 5 et la cnambre de con-
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densation 6. Pour protéger les entrées des tubes du courant direct de vapeur de mercure, on a disposé un écran spécial 20.
Avec une telle disposition des passages de communication, on réalise un circuit continu du gaz rare qui circule à peu près exactement comme le courant de gaz ionisé.
De plus, on a prévu un dispositif de réintroduction du gaz chimiquement inactif. Ce dispositif se compose d'un récipient de réserve 31 établi en tôle ou en matière analogue pour le gaz rare servant de gaz chimiquement inactif ; ce dispositif ne forme qu'un bloc avec la chambre de condensation 6. Au fond du récipient de réserve, se trouve un prolongement tubulaire 33 dans lequel est montée la pièce laissant passer le gaz, par exemple une fritte de verre. La fritte 54 est réunie de préférence d'une façon étanche par fusion avec un tube en verre 44 et celui-ci avec un tube métallique 45 qui est soudé au prolongement 33 au moyen d'une pièce intermédiaire. Pendant le fonctionnement, la fritte 34 est couverte normalement par le mercure 35 et, par suite, fermée. Dans le mercure plonge une pièce 36.
Cette pièce est soulevée par la bobine 37 au moyen de l'armature 38 qui se déplace dans un tube 48 de préférence en un acier non magnétique. Le mercure 35 descend alors et libère la fritte 34, de sorte que le gaz rare peut passer du récipient de réserve 31 au récipient à vide. L'excitation de la bobine 37 est commandée automatiquement par un appareil mesureur de vide, non représenté, selon la pression régnant à l'intérieur du récipient à vide proprement dit, de telle façon qu'un vide élevé provoque l'ouverture du passage de gaz.
Pour protéger l'appareil réglant l'entrée de gaz rare contre un haut échauffement dangereux, on a prévu un écran 46.
Pour faire le vide dans le récipient à vide proprement dit, on a prévu une conduite tubulaire 59 qui traverse le ré-
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cipient de réserve 31. Cette conduite tubulaire 39 se trouve à l'intérieur d'un tube 40 de plus grand diamètre, qui est relié à la pompe à vide. De cette façon, l'aspiration par le tube 40 produit simultanément le vide dans le récipient de réserve et dans le récipient à vide. Quand le vide est effectué, la conduite 40 et la tubulure 39 sont aplaties ensemble de sorte que le récipient de réserve 31 ne communique plus avec le récipient à vide que par la fritte 34.
A la place des conduites indiquées à la figure 3 pour faire le vide, on peut aussi utiliser la conduite 47 indiquée à la figure 4. Avec une telle disposition de la tubulure 47, il est aussi possible de faire le vide des deux récipients en une seule fois. Quand le vide est effectué, la partie de la tubulure 47 située en dehors du récipient est aplatie.
Après les opérations permettant l'obtention du vide, on introduit par la conduite 41 le mercure 35 nécessaire pour la fermeture de la fritte 34. Ensuite, par la même tubulure, on alimente le récipient de réserve 31 en gaz rare. La conduite 41 peut ensuite être fermée par fusion ou par un système de fermeture mobile, par exemple un robinet ou un clapet 42.
Pour pouvoir surveiller la pression du gaz rare dans le récipient de réserve, on a prévu encore un manomètre à mercure 43 à branches réduites.
Le récipient de réserve pour le gaz rare peut, au lieu d'être disposé à la partie supérieure de la cloche de condensation pour le mercure, être place à. toute autre place du récipient à vide.
Il est même possible de remplacer la fritte par une pièce avec un canal étroit, par exemple par un disque percé.
La pression de gaz rare dans le récipient de réserve doit alors être mesurée de telle façon qu'elle ne soit pas suffisante pour forcer le mercure à travers le canal. Pour le reste, le fonc-
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tionnement est exactement celui indiqué précédemment, de sorte que l'ouverture de passage est libérée suivant la pression du gaz.
A la place du système de réintroduction décrit cidessus, on peut prévoir aussi des systèmes de réintroduction construits de manières différentes.
Pour les appareils avec récipient à vide métallique, l'invention est d'une importance particulière parce que ces appareils, par suite d'une plus grande facilité de refroidissement, permettent des charges spécifiques plus élevées et exigent par conséquent un maintien plus complet de la densité de gaz au voisinage des anodes.
REVENDICATIONS
1 ) Récipient à décharge dans le vide avec capacité sous vide séparée de la pompe et avec une cathode en mercure pur, en particulier redresseur à récipient à vide métallique, dans lequel on introduit un gaz chimiquement inactif par exemple un gaz rare en quantité correspondant à une pression de l'ordre de quelques centièmes de millimètres de mercure.
2 ) Récipient à décharge dans le vide selon la revendication 1, caractérisé par la disposition d'un ou de plusieurs passages de communication entre le voisinage des anodes et les parties du récipient à vide, dans lesquelles se rassemble surtout le gaz inactif sous l'action de l'émission de vapeur de mercure.
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VACUUM DISCHARGE CONTAINER WITH VACUUM CAPACITY SEPARATE FROM THE PUMP AND PURE MERCURY CATHODE
In vacuum discharge vessels, such as mercury vapor rectifiers and similar devices for transforming electric current, especially in devices with separate vacuum capacity of the pump and pure mercury cathode, in which several anodes are opposed to a common cathode in a vacuum vessel, it is necessary to arrange each of the separate anodes in an anode chamber
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special in order to avoid the return ignitions which could result from the arrival at an extinguished anode of ions coming from the arc directed towards neighboring anodes.
Another cause of return ignitions lies in the fact that the very violent emission of mercury vapor, which leaves the catnode, carries with it large quantities of mercury ions.
According to the invention, one avoids the ignitions back in the rectifiers with vacuum receptacle separated from the pump by introducing into this receptacle chemically inactive gases, for example rare gases, in an amount such that they correspond to a pressure of 1 to several hundredths of a millimeter of mercury.
If, on the contrary, one introduces, as has already been proposed for other purposes, rare gases corresponding to a pressure of the order of magnitude of 1 cm of mercury or more, the disorders to be avoided appear to arise. a much more important way.
All rare gases can be used, that is to say, helium, neon, argon, krypton and xenon.
As the emission of mercury vapor leaving directly from the cathode is usually precipitated in a special condensation chamber, it is possible that the noble gases introduced into the vessel are expelled into the upper part of this condensation chamber by the 'valuable emission of mercury and are maintained there, so that, despite the introduction of rare gases, there would be, after a certain time, a depletion of gaseous particles in the vicinity of the anodes.
In accordance with the invention, the compartments of the vacuum vessel, in which the jet of mercury vapor leaving directly from the cattiode tends to compress the gas ra-
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re introduced, are united by special passages with the vicinity of the anodes, so that the rare gas has the possibility of constantly escaping through these special passages and returning to the vicinity of the anodes. This results in a continuous circuit of the rare gas which is entrained by the jet of mercury vapor leaving the cathode.
In addition, it is necessary to take into account the loss of gas which is small but always takes place. In vacuum-operated vessels which must retain their properties for several thousand hours of operation, it is necessary to supplement the quantity of rare gas by means of special reserve vessels which are actuated either by hand or automatically by a device for measuring the vacuum, such that a sufficient quantity of rare gas passes from the reserve container into the vacuum discharge container.
The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which:
FIG. 1 shows a rectifier according to the invention and its condenser in longitudinal section along the line
1-1 of Figure 2;
Figure 2 shows a cross section of figure
1;
Figure 3 shows a second embodiment of the straightener in longitudinal section with a device for automatically reintroducing the chemically inactive gas;
Figure 4 is a cross section of the device of Figure 3;
FIG. 5 shows an alternative embodiment for a detail of the device for reintroducing gas according to FIG. 3.
The level of mercury serving as the cathode for the rectifier is indicated in 1 and the six anodes 2 are arranged in
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the anode tubes 5. The vacuum vessel consists of an upper part 3 and a lower part 4. In the upper part is the bell 6 for condensing the main part of the vaporized mercury coming from of the cathode 1. The anode arms 5 and the bell 6 are bathed in the cooling liquid 7. In the lower part 4 is arranged, above the cathode 1, a guide tube 8 which conducts the vapor of mercury towards the condensation bell 6. The cooling of the lower part is carried out by the cooling liquid 9. The cnemin of the arc going from one of the anodes 2 to the catnode 1 is represented by a dashed line.
The condensing of the boiling refrigerant liquid takes place in the condensers 13 and 14 which communicate with the cooling cnambers by the pipes 11 and 12. The condensers are arranged in an air chimney 15 and are cooled by the fan 16.
As already indicated, the rare gas introduced collects in the upper part of the condensation chamber 6 under the action of the stream of mercury vapor. To pass it from there to the vicinity of the anodes 2, tubular conduits 17 are provided which can be fixed by supports 18. The inlet opening of the tubular conduits 17 faces the cooled wall of the condensation chamber. as shown in figure 1. Thus, the mouth of these tubes receives the direct stream of mercury vapor; moreover, it is advantageous to cause the rare gases to leave from a place in the condensation chain which is relatively cold.
In the embodiment according to Figures 3 and 4, the tubes 17 are replaced by direct communication tubes 19 provided between the anode arms 5 and the con.
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densation 6. To protect the inlets of the tubes from the direct stream of mercury vapor, a special screen 20 has been placed.
With such an arrangement of the communication passages, one realizes a continuous circuit of the rare gas which circulates approximately exactly like the current of ionized gas.
In addition, a device has been provided for reintroducing the chemically inactive gas. This device consists of a reserve container 31 made of sheet metal or similar material for the rare gas serving as chemically inactive gas; this device forms a single block with the condensation chamber 6. At the bottom of the reserve container, there is a tubular extension 33 in which is mounted the part allowing the gas to pass, for example a glass frit. The frit 54 is preferably joined in a sealed manner by fusion with a glass tube 44 and the latter with a metal tube 45 which is welded to the extension 33 by means of an intermediate piece. During operation, the frit 34 is normally covered by mercury 35 and therefore closed. In the mercury plunges a piece 36.
This part is lifted by the coil 37 by means of the frame 38 which moves in a tube 48, preferably of non-magnetic steel. The mercury 35 then descends and releases the frit 34, so that the rare gas can pass from the reserve vessel 31 to the vacuum vessel. The excitation of the coil 37 is automatically controlled by a vacuum measuring device, not shown, according to the pressure prevailing inside the vacuum container itself, so that a high vacuum causes the opening of the vacuum passage. gas.
To protect the device regulating the rare gas inlet against a dangerous high heating, a screen 46 has been provided.
In order to create a vacuum in the actual vacuum vessel, a tubular pipe 59 is provided which passes through the refill.
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reserve container 31. This tubular pipe 39 is located inside a tube 40 of larger diameter, which is connected to the vacuum pump. In this way, the suction through tube 40 simultaneously produces a vacuum in the reserve container and in the vacuum container. When the vacuum is produced, the pipe 40 and the tubing 39 are flattened together so that the reserve container 31 no longer communicates with the vacuum container except through the frit 34.
Instead of the pipes indicated in FIG. 3 for evacuating, it is also possible to use the pipe 47 indicated in FIG. 4. With such an arrangement of the pipe 47, it is also possible to evacuate the two containers in one. one time. When the vacuum is produced, the part of the tubing 47 located outside the container is flattened.
After the operations allowing a vacuum to be obtained, the mercury 35 necessary for closing the frit 34 is introduced through line 41. Then, through the same tube, the reserve receptacle 31 is supplied with rare gas. The pipe 41 can then be closed by fusion or by a movable closing system, for example a tap or a valve 42.
In order to be able to monitor the pressure of the rare gas in the reserve container, a mercury manometer 43 with reduced branches is also provided.
The rare gas reserve receptacle may, instead of being placed at the top of the mercury condensation bell, be placed in. any other place of the vacuum container.
It is even possible to replace the frit with a part with a narrow channel, for example with a drilled disc.
The rare gas pressure in the reserve vessel must then be measured such that it is not sufficient to force the mercury through the channel. For the rest, the func-
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operation is exactly that indicated above, so that the passage opening is released according to the gas pressure.
Instead of the reintroduction system described above, it is also possible to provide reintroduction systems constructed in different ways.
For devices with a metal vacuum vessel, the invention is of particular importance because these devices, due to greater ease of cooling, allow higher specific loads and therefore require more complete maintenance of the vacuum. density of gas in the vicinity of the anodes.
CLAIMS
1) Vacuum discharge vessel with vacuum capacity separate from the pump and with a pure mercury cathode, in particular metal vacuum vessel rectifier, into which is introduced a chemically inactive gas, for example a rare gas in an amount corresponding to a pressure of the order of a few hundredths of a millimeter of mercury.
2) Vacuum discharge vessel according to claim 1, characterized by the provision of one or more communication passages between the vicinity of the anodes and the parts of the vacuum vessel, in which mainly the inactive gas collects under the action of the emission of mercury vapor.
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