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Electrodespour tubesà vapeurs métalliques à haute pression-
On sait que si, dans un tube à décharge muni d'une électrode à chaque extrémité, on fait varier la pression de la vapeur et des gaz de remplissage, la partie de la surface de l'électrode d'ou part et où aboutitla décharge diminue quand la pression croft et cela, aussi bien si le tube est muni d'électrodes froides que s'il est muni d'électrodesthe rmo-émissives. Par exemple, on sait que, à courant débité constant, la surface de la lueur cathodique sur une cathode froide est sensiblement inversement proportionnelle au carre de la pression.
Lorsqu'on arrive à des pressions de fonctionnement de l'ordre de 5 à 10 cm, de mercure, et bien plus encore à la pression atmosphérique, la décharge part d'un point de petite dimension qui présente absolument l'aspect d'une tache cathodique; cette tache peut porter un point de l'électrode à haute température et même la fondre.
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Or, dans un tube à vapeur métallique, une des caractéristiques est que l'allumage se fait grâce à la présence de gaz auxiliaires sous faible pression, en général quelquesmillimètres de mercure; puisla pression crott par suite de la volatilisation de la vapeur métallique et atteint, par exemple dans le cas particulier des tubes à vapeur de mercure ou à amalgame, une pression voisine de l'atmosphère.
Si donc on munit un tube semblable d'une électrode revêtue d'oxydes émissifs et non chauffée par une source auxiliaire, et que l'on ne prenne pas de précautions spéciales, on se trouve en butte à de nombreuses difficultés; en effet, si la surface de l'électrode n'est pas suffisante, il se forme au moment du démarrage, c'est-à-dire lorsque la pression régnante est la pression de remplissage des gaz auxiliaires, une tache cathodique qui balaie le revêtement d'oxydes émissifs; puis, l'électrode s'échauffant, émet des électrons, maispas en quantité suffisante et ce défaut d'émission entratne une volatilisation abondante et une chute de tension élevée à l'électrode.
Lorsque le régime de haute pression est atteint, la décharge se réduit à un point, mais ce point très chaud peut détériorer la cathode, et si la chaleur ne se communique pas aux parties avoisinantes, la chute de tension à l'électrode variera constamment selon le déplacement du point d'arrivée ou de départ de la décharge ; le tube papillotera et s'éteindra même si ce point arrive sur une partie froide.
Les inconvénients signalés ci-dessus au moment du démarrage ne se produiront pas si la surface de l'électrode est suffisante pour supporter la décharge à la pression de remplissage des gaz auxiliaires; mais, dans ce cas, les effets destructifs en haute pression seront augmentés.
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@a présente invention est relative à un dispositif d'électrode adapté au fonotionnement en haute pression, depuis 500mm de mercure jusqu'à la pression atmosphérique, des tu- bes à vapeur métallique à remplissage de gaz inertesauxi- liaires.
Le principe de cette invention est de disposer les surfaces émissives de l'électrode de manière à obtenir le maximum de surface émissive dans le plus petit volume.
Il en résulte que la capacité calorifique de l'électrode, qui est self-chauffante, est très faible et que son échauf- fement sous l'influence de la décharge est par conséquent rapide,
En vue de rédui re leseffets nuisibles de la volatilisation, notamment le noircissement des tubes par le déptt de particules métalliquessur ses parois,seule la surface interne des électrodes est rendue émissive.
Cette disposition a en outre pour effet d'empêcher la formation de l'arc en des points rapproches des parois, risquant de détériorer celles-ci. resse
La demande a constaté que le développement donné aux surfaces émissives est de préférence compris entre 5 et 10 Par ampère; l'épaisseur du support de l'oxyde sera naturellement proportionnée au courant à débiter.
Les figures ci-annexées représentent divers modes de réalisation de l'invention: elles sont données à titre indicatif et sans qu'il puisse en résulter une limi- tation de l'invention, pans la figure 1, 1 estle co rps délectrode soutenu par une pièce de fixation quelconque 2. Le corps d'électrode 1 comprend un grand nombre de cellules 6 dont les parois sont enduites d'oxydes émissifs, le métal-support étant de la famille du nickel ou de celle du platine.
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La surface extérieure de l'électrode est décapée de mahière que la décharge ne puisse pas en partir.
Lorsque l'on ferme le courant, il se produit bien quelques taches cathodiques, mais l'électrode, étant de petit volume, s'échauffe rapidement et les espaces successifs jouant le rôle d'isolants calorifuges le s uns vis-à-vis des autrea, la décharge part alors de toute la surface interne, uniformément, et le gaz ionise permet aux électrons de sortir des pe ti ts orifices d'une manière analogue aux cathodes de HULL.
Quand le tube est en régime, la décharge 4 est concentrée en un point 3, mais la chute de potentiel au voisinage de ce point attire les électrons de toute la surface de l'électrode, laquelle étant de petit volume et de faible masse calorifique, est portée au rouge-cerise, ces électrons, suivant par exemple le chemin de la flèche 5, concourent au courant principal et diminuent d'autant l'action destructrice de la tache 3. on obtient ainsi une électrode simple ayant 9 à 10 volts de chute à basse et haute pression et fonctionnant parlaitement.
La figure 2 représente un autre mode de réalisation de l'électrode faisant l'objet de l'invention; l'électrode est ici réalisée en enroulant en spirale à. faible écartement entre spires un ruban métallique 7, garni, sauf sur la face externe du premier tour d'enroulement, d'oxydes émissifs, plus particulièrement de bioxyde de baryum. La tige centrale 8 sert de fixation; le diamètre 9 est pris sensiblement égal à la hauteur 10 de l'électrode de manière à avoir la. maximum de surface dans le minimum de volume. '
Pour des tubes à forte intensité, 10 à 20 ampères, la "tache" peut encore conserver un certain effet destructif lors de l'opération dite *formation du tube.
De telles électrodes
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sont alors efficacement constituées par un ruban de métal réfraotaire tel que le molybdène garni d'un métal de la famille du nickel par exemple directement ou indirectement par métallisation ou galvanoplastie: ce ruban est ensuite garni d'oxydes émissifs. pour augmenter la surface, le ruban peut âtre ondule! ou gaufré,
Bien que le mode de réalisation oi-desaus de 1'- électrode en spirale donne d'excellents résultats, la demande- resse a cependant constaté que la durée du tube se trouve limitée par la désintégration de l'oxyde émissif, Pour y obvier, elle a trouvé un perfectionnement de ces électrodes en spirale, consistant essentiellement , constituer une réserve d'oxyde émissif, laquelle, automatiquement, vient nourrir les zones d'émission;
ce perfectionnement assure également la protection des zones d'émission contre l'action destructrice du spot de décharge.
Le procédé consiste à disposer l'un dans l'autre, en spirale, deux rubans au lieu d'un, ces rubans étant constitués en métaux différents, l'un d'eux est formé d'un métal réfractaire, de tantale par exemple; l'autre ruban est constitué en un métal de la famille du platine ou du nickel, le nickel par exemple. Les deux rubans fixés à l'amenée de courant peuvent être enroulée librement en spirale; ils peuvent être aussi rendus solidaires l'un de l'autre par des petits points de soudure de place en place, ce qui a l'avantage, lorsque l'on constitue la spirale, de créer un gaufrage, ménageant un grand nombre de petites cavités qui emprisonnent de l'oxyde émissif, lequel, dans ces conditions, adhère très bien au ruban de nickel.
Le ruban en métal réfractaire doit dépasser le ruban en métal de la famille du platine ou du nickel et lui être extérieur.
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Le dépôt d'oxyde sur cette électrode se fait par les procède connus.
L'électrode, ainsi constituée, de grande surface émissive, de petit volume, de faible capacité calorifique, comportant une réserve d'oxyde qui alimente le métal réfrac- taire par diffusion en cours de fonctionnement, permet d'at- teindre, même avec de fortes pressions de vapeur de mercure, des grandes durées de fonctionnement.
Les électrodes faisant l'objet de la présente invention peuvent naturellement être employées, de la manière connue, avec une électrode auxiliaire, cette disposition a pour objet de provoquer, en vue de l'allumage, une décharge à lueur entre cette électrode auxiliaire représentée en 5 sur la fig. 3 et l'électrode principale 4.
La demanderesse a rencontré de grandes diffi- caltés pour réaliser avec les verrescourants du commerce, tels que le pyrex, l'entrée de courant auxiliaire des élec- trodes d'amorçage, du fait du phénomène de l'électrolyse du verre à chaud. Un dispositif pratique et efficace a été trouvé, qui consiste à enrober dans une même perle en verre
1 les deux fils, le fil/d'amenée de courant de l'électrode auxiliaire et le fil 2 d'amenée de courant de l'électrode principale 4, cette perle étant soudée en 3 au verre du tube.
La résistance du verre en ce point n'est pas affaiblie parée que cette partie arrière du tube est la moins chaude et quelle est éloignée de l'arc.