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Lampe à arc.
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La présente invention est ':'l1J.u.b:5,'vr.; fi l.1tJ, ln,mV0 à arc dans laquelle la surface extérieure de l'électrode positive est enbourco d'une gt\1:tlú, rofro'idifi de pro:'Eren ce, qui s'avance jusqu'à proximité immédiate de l'extré- mité de l'électrode sur laquelle l'arc jaillit. Cette gaine a pour but d'empêcher la décharge de se fixer sur la surface extérieure de l'électrode et de maintenir l'air extérieur à l'écart ou à distance du charbon.
On évite par ce moyen une combustion prématurée de l'enveloppe en charbon, de telle sorte que l'électrode possède encore sa section totale sur la surface d'extrémité constituant la source lumineuse, En outre, en limitant la décharge sur
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la face d'extrémité, on obtient une sensible économie de courant, une augmentation de la densité lumineuse et une forme très plane de la. surface avant de l'électrode.
Or, on améliore sensiblement, diaprés la pré- sente invention, les lampes de ce type en entourant l'arc de toutes parts d'un courant d'air qui guide l'arc et le maintient ramassé. -Par ce moyen, on écarte tout d'abord de la gaine la flamme qui entoure l'arc, de telle sorte que la surface d'extrémité du manchon ou de la gaine est mieux protégée contre la fixation de la décharge, et d'au- tre part on obtient que les particules de charbon prove- nant des électrodes et contenues dans l'arc brûlent sans laisser de résidus.
Par ltinsufflation de l'air, le car- bone brûle complètement, de sorte que ni sur la gaine ni sur d'autres parties ou pièces froides se trouvant au voisinage de l'arc il ne se dépose de charbon. Mais il est particulièrement important que tous les composés métal- liques qui existent dans l'arc lorsqu'on utilise des char- bons ou électrodes à âme métallique s'oxydent également de façon complète. La plupart de'ces oxydes sont évacués par le courant d'air, seuls les oxydes de quelques terres rares se déposent sur les pièces moins chaudes. Mais ces oxydes sont tellement mous qutils peuvent facilement être enlevés et qu'ils tombent même tout seuls sous l'effet de faibles ébranlements.
Par ce moyen, un dispositif confor- me à la présente invention présente des avantages parti- culiers, précisément lorsqu'on utilise des charbons à fume métallique.
On a déjà signalé antérieurement qutil peut être avantageux d'entourer l'arc d'un courant d'air cylindrique.
Cependant, cette solution n'a pas encore acquis une impor- tance ou un intérêt pratique. Seule la gaine refroidie par lteau et entourant l'électrode positive, qui a été proposée récemment, permet de constituer un dispositif à buse ou tuyère qui dirige un courant d'air de Manière à
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entourer et à comprimer l'arc dtune façon avantageuse.
D'autre part, le courant d'air en combinaison avec la gai- ne acquiert une plus grande importance étant donné qu'il constitue le seul moyen simple de permettre aux charbons
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et 8ma mÓtB1UrJl1.I'J rie brûler el 'l1nA f!3.çon r'P.rfaJt" dans la galne.
De plus; on a observé qu'en général un courant d'air cylindrique ne suffit pas pour maintenir l'arc suf- fisamment ramassé sur lui-même. Il est au contraire né- cessaire de souffler dans l'arc un courant d'air de forme conique et convergent. Ce courant d'air pénètre dans
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J, 1 n.::'ç;) il y b;>ft.: I;J ogmplèt.8m1tJ;b loua les oonntituanta oxy- dables et produit un courant dirigé sur le charbon négatif.
Ce charbon est de préférence centré avec précision en face du charbon positif et est entouré d'un tube qui recueille le courant d'air et qui l'évacue de la lampe. Un tel tube est particulièrement avantageux lorsque la lampe à arc est du type à miroir, dans lequel on fait passer l'électrode négative par le contre d'un miroir coneavo, On obtient par ce moyen que le miroir concave est mis à l'abri des gaz de la combustion et reste également entièrement exempt de tout dépôt quelconque provenant de 1' arc.
Quand on utilise des charbons à âme métallique dans lesquels l'âme à laquelle on a mélangé des produits donnant une lumière déterminée est entourée d'une mince enveloppe de charbon, le courant d'air arrive sur l'élec- trode positive de telle sorte que l'enveloppe en charbon
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brttle en f6M]ie de o6ne, tandis que l'âme mtma n'est pas usée avant la surface frontale. Si alors la surface fron- tale est reproduite par une image dans la fenêtre d'image, comme par exemple dans les projecteurs cinématographiques, elle forme une surface lumineuse homogène qui n'est pas entourée d'un bord rayonnant avec un peu moins d'intensité.
Par conséquent, la fenêtre d'image est éclairée d'une ma- nière absolument uniformesans qu'il soit nécessaire de
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choisir l'agrandissement déterminé par le miroir ou le condenseur de façon que seule la partie la plus lumineuse de l'électrode soit reproduite en image dans la fenêtre dtimage, tandis que le bord moins lumineux, forme de pré- férence par 1'enveloppe en charbon, est reproduit en une image sur la partie qui entoure la fenêtre en 1 échauffant par conséquent inutilement,
Or,
on a observé que la gafne qui protège la surface extérieure- du charbon contre l'attaque par l'air doit être refroidie d'une façon particulièrement intense pour assurer une protection efficace sous la forte sur- charge sous laquelle les charbons peuvent encore fonction- ner en s'usant d'une manière régulière lorsqu'on utilise un courant d'air. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on refroidit donc directement, en particulier par un courant d'air qui la traverse, la buse ou tuyère d'air conique même, et non pas seulement la par- tie de la gaine sur laquelle cette buse ou tuyère est fi- xée.
Cn obtient par ce moyen une longue durée pour la bu- se et une température si basse, même pendant le jaillisse- ment de l'arc, qu'il est possible de remplacer directement à la main la buse ou la tuyère lorsque c'est nécessaire ou d'en enlever les restes ou fragments de charbon qui y sub- sistent.
En général, il suffira de ne refroidir que la partie intérieure de la partie conique de la gaine dans laquelle passe le courant d'air. Toutefois, il peut aussi être nécessaire, dans les lampes qui sont en fonctionne- ment longtemps, de refroidir également et séparément la partie extérieure de la galne. Pour les puissances moyen- nes, un refroidissement par l'air avec utilisation de ner- ,,ures de refroidissement ayant un bon pouvoir de rayonne- ment est suffisant.
Lorsqu'on fait arriver l'eau de refroidissement sur la partie intérieure de la gaine conique, il est
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avantageux de ne pas faire passer les conduites d'eau de refroidissement à travers le canal d'air, Il se pro- duirait de ce fait une influence irrégulière ou dissymétri- que sur le courant d'air, des tourbillons et vibrations,et par conséquent une irrégularité de l'arc qui ne serait alors plus stabilisé, mais que l'on inciterait précisément à faire du bruit et à scintiller. Selon une autre carac- téristique de la présente invention, on fait donc arriver l'eau par l'arrière dans une chambre annulaire refroidis- sant la partie conique.
Par conséquent, on introduit l'eau dans la gaine du côté de celle-ci qui est opposé à l'extrémité sur laquelle jaillit l'arc, et lteau pénètre par des conduits d'arrivée'dans l'enceinte prévue pour le . courant d'air.
Si l'admission d'air, à la sortie du tube d'ar- rivée, ne se continue pas directement dans la buse ou tu- yère, et si on prévoit au contraire, pour calmer l'air, une chambre spéciale à vent avant la buse ou tuyère, il est également indiqué de ne pas faire passer l'arrivée d'eau à travers cette chambre, et de la faire arriver au contraire à l'intérieur de cette chambre par le côté de celle-ci qui est opposé à la buse ou tuyère.
Pour éviter un échauffement trop intense du charbon par la chaleur joule, il est souhaitable de ne faire arriver-le courant sur les charbons qu'immédiatement à l'extrémité sur laquelle l'arc jaillit,-,ou au moins , aussi loin en avant que possible. Il faut pour cela prévoir des organes spéciaux faisant arriver le oourant à l'aide desquels on fait passer le courant sur le charbon, Or, il faut faire passer ces organes d'arrivée du courant à tra- vers les conduits prévus pour le courant d'air., pour qu'ils soient disposés aussi près que possible de l'extré- mité sur laquelle'l'arc jaillit. Mais, dans ce cas, de l'air peut s'échapper des conduits à vent le long des or-
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Dans les lampes à arc dans lesquelles la gaîne sert non seulement à guider le courant d'air mais est en outre destinée à protéger la surface extérieure de l'élec- trode contre l'arrivée de l'air extérieur, et par consé- quent contre la combustion lento, les quantités d'air mô- mo les plus faibles s'échappant vers le charbon rendent la protection illusoire. Comme le charbon n'est pas tou- jours suffisamment chaud pour être oxydé, la surface exté- rieure de l'électrode est attaquée par les quantités d'air qui se produisent à l'endroit de l'arrivée du courant, de sorte qu'il se forme des conduits ou canaux longitudinaux à travers lesquels l'air peut s'échapper. La protection recherchée par la gaine n'existe plus dans ce cas.
Selon la présente invention, on dispose par con- séquent les organes d'arrivée du courant de manière qu'il ne puisse plus arriver que l' air s'échappe le long de ces organes vers la surface extérieure de 1'électrode. Il est avantageux en particulier de faire arriver le courant à l'intérieur de petits tubes fermés que l'on fait passer d'une manière étanche aux gaz à travers les conduits à vent et qui atteignent l'électrode depuis l'extérieur de la gai- ne. A l'intérieur de ces petits tubes sont disposés des doigts semblables à des brosses qui se déplacent facilement et qui sont appliqués par des ressorts pour assurer la trans- mission du courant sur le charbon.
L'effet du courant d'air pour la stabilisation de la décharge de l'arc et pour l'évacuation de tous les rési- dus de la combustion dépend alors de la forme particulière des canaux qui déterminent la forme du mouvement de l'air.
Il est particulièrement avantageux à cet effet de constituer le guidage'de l'air du côté de l'électrode négative de ma- nière que le courant d'air sortant ne soit troublé en aucune façon ou incité à former des tourbillons.,
Il faut veiller à ce que le courant se produise d'une façon parfaitement symétrique autour de l'électrode et
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que dans son parcours il ne soit troublé en aucune façon.
C'est ainsi que l'électrode négative est entourée d'une tubulure dans l'axe de laquelle est disposée l'électrode, et en donnant une forme particulière à cette tubulure il devient possible à l'air soufflé par l'électrode positive de s'écouler d'une manière calme.
Pour résoudre ce problème d'une façon complète, on prend, selon la présente invention, les précautions né- cessaires pour quo le courant d'air qui Dort de la buse ou tuyère s'écoule d'une façon laminaire au moins jusqutà ce qu'il soit entré dans la tubulure qui entoure l'électro- de négative. Avec un parcours tel pour ce courant, on as- sure dtune manière certaine une parfaite oxydation et un entraînement des produits de la combustion sans qu'il soit nécessaire de prévoir une pompe spéciale pour aspirer les gaz de la combustion. Une telle pompe présente en service des inconvénients considérables, d'abord en raison de la température élevée des gaz d'échappement, et ensuite à cause des oxydes entraînés et qui se déposent sur les par- ties froides de la pompe.
Si on veille par contre à ce qu'une aspiration se produise à l'intérieur de la tubulure, en faisant avancer cette tubulure suffisamment dans la di-
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rootion voiJ l' nJ 0c'IJ'nc10 joil.hlvn, on cl';:1.017,'i uno ÔVf1.r,uu- tion presque complète des produits de la combustion, et on peut renoncer à la pompe d'aspiration. Mais même lorsqu'on utilise une pompe de ce genre, la forme précitée de la tu- bulure augmente très considérablement la sécurité de fonc- .tionnement.
Pour obtenir un courant bien laminaire, il est avantageux d'autre part de disposer dans la gaine qui en- toure l'électrode positive une chambre à vent et de faire sortir le courant d'air par une fente aussi étroite que possible pour lui communiquer une vitesse élevée. Cette façon'de procéder est en outre avantageuse étant donné qu'on évite toute fixation de la décharge sur la gaine par
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le courant, d'air qui abandonne la buse ou tuyère et qui est orienté de façon à converger dans la décharge par l'arc. Par suite du courant rapide, les porteurs d'élec- tricité ne peuvent parvenir sur la surface de la gaine et y provoquer une fixation de l'arc. Mais surtout les par- ticules incandescentes projetées par l'électrode positive sont entraînées.
Lors de la constitution des parois guidant le courant sur le côté de 1'électrode négative, il faut veil- ler à ce qu'aucune circonstance n'incite le courant à mou- vement laminaire à setransformer prématurément et à pas- ser à l'état de turbulence. Si l'électrode négative est entourée par exemple en totalité ou en partie par une gaî- ne refroidie, afin dtéviter une combustion lente prématurée du charbon par le courant d'air chaufféqui longe le char- bon, il est avantageux de disposer la gaine entièrement à l'intérieur de la tubulure qui entoure l'électrode. La tubulure s'avance donc davantage vers l'électrode positive que la partie de la gaine qui protège l'électrode.
La partie avant de la gaine refroidie est exécu- tée de préférence de telle sorte qutelle soit pointue,afin de permettre au courant d'air d'arriver sans heurt. En observant cette condition, on peut alorsobtenir que le courant reste encore laminaire même le long de la gaine refroidie.
Quelquefois il ést avantageux de disposer, dans la tubulure guidée au centre par le miroir d'une lampe à miroir, des ouvertures immédiatement au-dessus de la surfa- ce du miroir. L'air est aspiré dans la région ambiante
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Ar;!1Jomr:nt par ct: orifipna l'1t il (,mpA.ch8 Âr;f'.l"1!H1nt 1-# r1- pats sur le miroir. Il faut également veiller àce que le courant d'air s'échauffe au voisinage de l'arc et s'échappe vers le haut-. Pour obtenir néanmoins que toutes les ligner d'écoulement aboutissent d'une façon parfaite dans la tubu- lure, il est avantageux d'incliner la bused'air qui entai:.;
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l'électrode positive quand on utilise les électrodes en po- sition horizontale.
L'extrémité de l'électrode positive sur laquelle l'arc s'amorce se trouve en conséquence un peu plus bas que l'extrémité libre de cette électrode, de sorte que le courant d'air qui sort de la buse qui entoure l'élec- trode s'écoule facilement vers le bas et pénètre bien dans la tubulure sous l'action de la poussée.
La tubulure qui entoure l'électrode négative est parcourue par ltair très fortement échauffé par l'arc. Pour augmenter autant que possible la durée de ce tube, il est
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IlVD.l1LL\gClu':Ji. d'u,t11idOl"' da 1' noior 7,ï 'n donna pas lion à une combustion, lente ou par étincelles et d'utiliser cette matière également pour la confection du manchon qui entoure l'électrode proprement dite.
Il est évident que du côté de l'électrode positi- ve la buse ou tuyère, ou la gaine qui entoure l'électrode, peut également être exécutée en acier ne donnant pas lieu à une combustion lente ou par étincelles. On peut également se servir en outre du courant d'air pour le refroidissement de la buse que lton munit en conséquence de nervures ou d'ailettes de refroidissement. Il est particulièrement in- diqué de procéder de cette façon lorsqu'il ne parait pas possible d'utiliser un refroidissement par eau, comme dans le cas des projecteurs mobiles.
La présente invention va être décrite en détail à l'aide des figures ci-jointes.
La fig, 1 représente une disposition pour une laya- pe à arc dans laquelle l'électrode positive est entourée d'une gaine refroidie, et dans laquelle on souffle un cou- rant d'air dans l'arc suivant un cône.
La fig. 2 représente une réalisation particulière du côté négatif 'de la lampe à arc dans laquelle on aspire de l'air au centre d'un miroir concave.
La fig. 3 représente une autre forme d'exécution d'une gaine du côté positif, dans laquelle on refroidit
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d'une manière intense la buse d'air 6.
Sur la fige l, on a désigné par 1 un charbon à âme métallique qui est disposé suivant la mène ligne droi- te que l'électrode négative 2. L'électrode positive est entourée d'une gaine 3 qui protège la surface extérieure de l'anode contre l'accès de l'air et contre une combus-
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tion iJà.81nniiirôa, Tu cntnm l'1i'1t. l'nfro'ir1"Î.f' par r!p Trau qui traverse la chambre 4 et contient-dans sa partie avant une chambre à vent 5 à la sortie de laquelle on souffle l'air dans l'arc suivant un cône au travers de la buse 6.
L'air arrive alors sur l'électrode positive 1 de telle sorte que seule la surface extérieure s'use, tandis que l'âme conserve sa section initiale. Le côté extérieur de la busé 6 est constitué de façon à avoir une grande sur-
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race, o..('1n do pornirltre un rofroidisaomonh il11.TFlé1wni.:1ipl1.
Dans la fig. l, l'enveloppe extérieure de la-buse est constituée sous la forme d'un pot 7 en fer dans lequel est logé un enroulement électromagnétique 8. Cet enrou- lement peut quelquefois être avantageux pour calmer davan- tage la décharge de l'arc, particulièrement aux fortes in- tensîtés. En revanche, pour les intensités normales, la stabilisation par le courant d'air suffit à elle seule.
On fait arriver le courant sur l'électrode positive par le câble 9 et par les balais 11 appliqués sous pres- sion contre les électrodes par les ressorts 10 aussi près que possible de l'extrémité sur laquelle l'arc jail- lit.
Vis-à-vis de ltanode 1 est disposée l'électro- de négative 2 qui est entourée d'une gaine 12 égale- ment refroidie par l'eau. La partie avant de l'électrode est laissée libre et elle devient très pointue sous l'ef- fet du courant d'air. L'électrode est montée, avec la gafne refroidie, dans l'axe de la tubulure 13 qui est décalée davantage que la partie refroidie de la gaine par rapport à l'électrode nositive. En donnant une forme
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pointue au charbon de la gatne et la forme particulière à la tubulure, on arrive à obtenir une allure absolument dé- pourvue de perturbations pour le courant d'air.
Il se pro- duit par ce moyen à l'orifice de la tubulure 13 une aspi- ration ou dépression qui aspire tous les résidus de la com- bustion provenant de l'arc et qui protège le miroir 14 contre les dépôts. La tubulure porte, immédiatement avant le miroir, des orifices 15 à travers lesquels de l'air est également absorbé ou retiré du voisinage par le courant d'air. L'air stéchappe avec les quantités d'air aspirées vers une chambre 16 et de celle-ci par exemple dans l'at- mosphère.
Comme l'aspiration aux orifices de la tubulure n'est pas toujours suffisante pour saisir complètement tou- tes les particules projetées par l'anode, il est préférable de disposer une conduite d'aspiration 17 spéciale à l'ai- de de laquelle on aspire de l'air au moyen d'une pompe spé- ciale 18 (fig. 2).
Cette pompe ne fournit que l'air froid qui s'é- coule vers les orifices 15, tandis que les gaz chauds pro- venant du tambour ne traversent pas la pompe et parviennent directement dans l'atmosphère. Il est avantageux que l'air aspiré par les orifices 15 constitue une partie de l'air insufflé par la buse 6.
Il est également possible de disposer 1sorifices 15 non pas dans la tubulure mais par exemple dans le miroir même, ou sous la forme d'une fente entre les deux.
Sur la fig. 3 est représentée une autre forme d'exécution de la gaine pour l'électrode positive, L'élec- trode 19 est entourée d'une gaine refroidie par l'eau, et cette eau s'écoule par le tube 20 dans une chambre annu- laire 21, et il quitte de nouveau la gatne par le tube 22.
En même temps, l'ensemble des dispositifs de guidage de l'eau est placé à l'intérieur des conduits pour l'air
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soufflé dans l'arc. On fait arriver l'air dans la buse 23 par l'intermédiaire du canal annulaire 24 et de la cham- bre à vent 25. Le côté extérieur de la buse 23 est éga- lement refroidi par un oourant d'eau qui le traverse, afin de recueillir la chaleur émanant de l'arc. Cette eau de refroidissement s'écoule par le tube 26 vers la. chambra 27 et est de nouveau évacuée par le tube 28.
Les organes 29 faisant arriver le courant sont disposés dans des tubes 30 qui traversent les conduites pour l'air et l'eau de refroidissement. Par le fait de disposer ces petits tubes du côté de la chambre à vent 25 qui n'est pas orientée vers l'arc, on obtient que le cou- rant d'air sort de l'arc en étant absolument exempt de tourbillons et qu'il arrive sans tourbillons également jusqu'à l'intérieur de la tubulure du côté négatif.