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Tube à décharge,, à ampoule métallique, et son procédé de fabrication.
La présente invention concerne des tubes à décharge électriques, principalement des tubes électroniques vidés d'air dans une forte mesure, utilisables pour les applications de la radio, dont l'ampoule est faite en métal, ainsi que leur procédé de fabrication.
Dans les tubes électroniques à ampoule métallique connus jusqu'à présent, employés comme tubes de radio, le pied à travers lequel les fils d'amenée de courant et/ou les '; fils de support du système d'électrodes passaient était fait en ! métal et en verre. Dans un genre des dispositions connues, le pied était formé par un chapeau métallique en forme de disque
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dans lequel étaient scellées des perles de verre dont chacune fixait et isolait en même temps par rapport au disque du pied un fil d'amenée de courant et/ou un filde support.
Dans les autres dispositions connues, tous les fils d'amenée de courant et/ou de support à fixer dans le pied étaient scellés dans un seul et même corps de verre. Ce corps de verre était scellé lui-même à un cercle métallique auquel était fixé par soudure l'anneau de pied fait en métal et soudé à l'ampoule. Dans les deux dispositions, la pièce de pied faite en métal et en forme générale de disque ,adaptée au cercle infé- rieur de l'ampoule est soudée à l'aide de machines à souder spé- ciales et coûteuses au cercle de l'ampoule ( dont le plan était perpendiculaire à l'axe du tube) et une fermeture étanche au vide et une liaison mécanique de solidité convenable entre l'ampoule et le pied ont été assurées par cette surface soudée circulaire se trouvant dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube.
Le tube de pompage était, dans les deux dispositions, disposé au milieu du disque du pied et il était fait, dans les pieds métalliques mentionnés plus haut à perles de verre, en métal et dans le pied consistant en un seul corps de verre, au contraire en verre. Au pied s'attachent les fils d'amenée de courant et de support, aux sommets d'un polygone concentrique à l'axe du tube de pompage; dans certains types une des amenées de courant ( en général l'a- menée de courant de la grille de commande) passait à travers uh isolateur disposé au sommet de l'ampoule.
Le système d'électrodes des tubes était de constitution complexe et on a obtenu de bons résultats avec les tubes dans lesquels on avait placé en-dessous du système d'électrodes une plaque de mica reliée rigidement à celui-ci et sur laquelle les électrodes étaient montées sur des amenées de courant sortant de cette plaque dans la direction du pied au moyen de minces rubans métalliques reposant sur le disque, de sorte qu'en principe tout le système d'électrodes était monté sur cette plaque de mica figurant en même temps une planche de commutation.
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Inexpérience a montré toutefois que les deux types de tubes à ampoule métallique possèdent certains inconvénients aussi bien au point de vue de la fabrication qu'au point de vue électrique ou d'utilisation. Au point de vue de la fabri- cation les deux dispositions ont eu l'inconvénient que l'emploi de machines électriques spéciales d'un prix d'achat élevé a été..nécessaire et que pendant la soudure, des particules métalliques ont été projetées dans la direction des endroits dangereux du montage du tube de sorte que. la cathode a été influencée de façon nuisible.
Au point de vue de l'utilisation possible, il s'est produit fréquemment des défauts d'étanchéité dans le cas de la disposition à perles de verre, aux points de scellement de celles-ci, tandis que dans le cas du pied en corps de verre les amenées de courant ont dû être placées aux sommets d'un polygone à petite diagonale, c'est-à-dire qu'elles se plaçaient trop près les unes des autres ce qui a été nuisible au point de vue de l'isolation et de la capacité et en outre en considération de la stabilité du système d'électrodes.
Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et d'autres encore des tubes métalliques, ce qui peut être obtenu dans le tube suivant la présente invention par la constitution spéciale de celui-ci. Dans le tube suivant la présente invention, tous les fils d'amenée de courant et de support à faire passer à travers le disque de pied sont scellés dans un seul corps de verre pourvu d'un tube de pompage en verre tandis que le pied est formé par ce corps de verre lui-même et est scellé à la place d'un anneau de pied ou d'un cercle de pied à la paroi métallique de l'ampoule.
Dans ce corps de verre en forme de disque, de diamètre notablement plus grand que celui des dispositions connues, les fils d'amenée de courant et de support sont disposés, suivant la présente invention, aux sommets d'un polygone dont la plus grande diagonale, par exemple dans le cas d'un polygone inscrit dans
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un cercle, le diamètre du cercle,estplus grande que 60% du plus grand diamètre de l'ampoule.
De ce fait, ces fils par- viennent à un espacement tel que leur capacité relative et les conductions se produisant éventuellement entre ces fils s'abaissent considérablement tandis que la stabilité du sys- tème d'électrodes est augmentée et qu'on peut incorporer dans le pied un tube de pompage de beaucoup plus grand diamètre sans que pour l'obtention de tous ces avantages une augmentation du plus grand diamètre de l'ampoule ait été nécessaire.
Un autre avantage de la disposition suivant la présente invention est que les fils sont logés, dans le socle, dans une position correspondant à celle des fiches de contact du socle de bakelite de sorte qu'ils peuvent être introduits sans difficulté dans les contacts du socle ; pourrait également introduire la même monture dans des tubes sans socle pour les applications de mesure ou autres pendant la fabrication.
La réalisation du tube suivant la présente invention repose sur la constatation que les pieds du tube faits complè- tement en verre suivant cette constitution, qui portent tout le système d'électrodes, peuvent être scellés le long de ]leur périphérie avec une sécurité parfaite, de façon étanche à l'air, par rapport à la paroi de l'ampoule sans que les parties situées plus loin vers l'intérieur du corps de verre se ramol- lissent au point qu'il se produise une déformation nuisible ou un détachement ou un défaut d'étanchéité ou un changement de position des amenées de courant, malgré que les amenées de courant se trouvent, par suite des petites dimensions de ces tubes,seulement à une distance de l'ordre de grandeur du millimètre du bord du disque de verre, qui doit être soudé à la paroi de l'ampoule.
Cette possibilité ne pouvait pas être prévue car on devait redouter que si seuls les bords du disque étaient chauffés à une température élevée nécessaire pour la
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soudure à la paroi de l'ampoule, le disque éclate par suite des tensions prenant naissance à cause des chutes de température élevées, tandis que si le disque est chauffé dans une grande étendue à cette température, il se produit une déformation nuisible.
Lampoule du tube suivant la présente invention peut, vu qu'elle n'est pas reliée par la voie de la soudure au pied, être fabriquée en une tôle beaucoup plus mince, par exemple de 0,3 mm d'épaisseur ce qui provoque une économie notable de poids et de dépenses. Cette diminution peut encore être augmen- tée lorsque l'ampoule du tube est fabriquée, suivant la présen- te invention, seulement aux parties à souder au pied, en un métal se soudant au verre,par exemple en alliage connu de fer et de chrome, et lorsque la partie faite en ce métal est réunie de façon é.tanche à l'air au moyen de soudure dure à la partie de l'ampoule faite en métal moins, coûteux, par exemple en fer doux.
Un avantage de fabrication considérable consiste .en ce que dans le tube suivant la présente invention, le diamètre du cercle dans lequel le polygone aux sommets duquel les amenées de courant sont disposées, peut être inscrit, a la morne grandeur que le diamètre du cercle, en général normalisé, dans lequel est inscrit le polygone aux angles duquel se trouvent les axes des fiches de contact ou ( dans le cas de fiches de so- cle disposées radialement), les trous axiaux des plaques de contact, ce qui rend possible une disposition simple du socle, un contrôle simplifié etc... et cela avec les socles normalisés employés également jusqu'à présent.
Dans le cas où le système d'électrodes du tube est monté sur la plaque de mica mentionnée, les amenées de courant intermédiaires peuvent également être disposées aux sommets d'un polygone de même grandeur et par conséquent le système d'éleetrodes peut, malgré la fabrication spéciale, être fixé d'une manière simple et stable sur le pied
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du tube et cela par soudure des fils d'amenée de courant et/ou d'appui qui le traversent aux amenées de courant intermédiaires dépassant la plaque de mica. Un autre avantage des tubes suivant la présente invention est que lors du scellement du pied, seule la partie inférieure de l'ampoule, se trouvant en liaison avec le pied, doit être chauffée et même celle-ci seulement à une température plus basse que ce n'est le cas lors de la fixation par soudure.
Mais comme lors du scellement du pied les autres pièces de l'ampoule peuvent être refroidies et qu'entretemps l'intérieur de l'ampoule peut, en cas de besoin, être balayé au moyen de gaz neutre s'écoulant par un tube de balayage inséré dans le tube de pompage de grand diamètre, la cathode n'est pas influencée de façon nuisible par les gaz éventuellement mis en liberté par la paroi métallique du tube.
La fabrication du tube suivant la présente invention se fait avantageusement et essentiellement de telle façon que le pied de tube fait enferre, sur lequel le système d'électrodes est déjà monté, est chauffé dans son ensemble à une température se trouvant en-dessous du point de fusion du verre et est amené à la température nécessaire pour la fusion sur sa périphé- rie à sceller contre la paroi de l'ampoule - et cela avantageu- sement par la chaleur qui est cédée par conduction directe par la partie de l'ampoule chauffée au-dessus du point de fusion du verre - et est scellé par écrasement contre la paroi de l'ampoule à cette dernière.
Dans ce but, le bord du disque de pied peut avantageusement recevoir une forme un peu conique et être dimensionné de telle façon que le ramollissement se fait en quelque sorte superficiellement, c'est-à-dire dans une mini- me épaisseur, pour que le disque s'adaptant à l'état froid dans l'ampoule seulement à la partie supérieure de plus petit diamè- tre, doive pouvoir pénétrer dans la partie inférieure de l'am- poule complètement et s'y sceller - contrairement au procédé de scellement usuel jusqu'à présent dans la technique du verre dans
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lequel de crainte du danger de rupture une quantité relati- vement grande du verre est chaque fois rendue plastique.
Par un dimensionnement du disque de pied, choisi un peu plus grand que le diamètre de l'ampoule, et par une forme appropriée de celui-ci au point de vue de la technique du verre, en tenant compte en outre de la circonstance que le disque est réchauffé lors de la fusion en quelque sorte dans toute sa masse -quoique seulement à une température située en-dessous du point de fusion - il est possible de réaliser une fusion superficielle sur toute la périphérie sans qu'un danger de rupture soit à redouter et sans que les bords du disque doivent être chauffés même par endroits à une température supérieure au point de fusion, à laquelle les fils d'amenée de courant sont engagés à travers le disque. Après le scellement du disque de pied et de l'ampoule, les bords de l'ampoule qui dépassent peuvent être repliés sur la surface inférieure du disque.
Le tube suivant la présente invention et sa fabrica- tion sont décrits ci-dessous à l'aide du dessin en quelques exemples.
La fig. I est une vue de c8té d'un disque de pied pourvu d'un système à cinq grilles.
La fig. 2 est une coupe par la ligne X-X de la fig. I.
La fig. 3 est une coupe longitudinale de l'ampoule.
La fig.4 est une vue de c8té du disque encore froid avec l'ampoule posée dessus, en une coupe un peu déformée, à plus grande échelle.
La fig. 5 est une coupe partielle du disque déjà scellé, à l'échelle de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue de c8té du tube terminé pourvu d'un socle.
On peut voir aux fig. I et 2 le disque de pied 1 qui dans cet exemple est un disque plat, pour lequel on peut éven- tuellement choisir aussi une autre forme; ce disque est fait en
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verre au plomb par un pressage effectué jusqu'aux dimensions exactes; le disque porte en son milieu le tube de pompage 2 scellé au disque, ayant un grand diamètre, de par exemple 4 mm.
A travers le disque sont engagées huit amenées de courant 3 qui sont scellées dans le disque de façon étanche à l'air d'une manière connue, lors de la compression de celui-ci.; Le bord du disque 1 est conique de telle façon que le diamètre du côté D1 voisin du système d'électrodes est plus petit que le diamètre D2 de la face inférieure. Les huit amenées de courant 3 traversent aux sommets d'un octogone régulier dont la diagonale SI est plus grande que la moitié du plus grand diamètre intérieur D de l'ampoule et du plus petit diamètre D1 du disque. Aux fils d'amenée de courant on a soudé, aux points de soudure 3a, les amenées de courant intermédiaires 5 qui sortent de la plaque de mica 4.
L'écusson inférieur 6 et l'écusson supérieur 7 et l'anode 8 du système d'électrodes de constitution connue sont fixés également d'une manière connue à la plaque de mica 4 établie comme planche de montage et hors de laquelle les amenées de courant 5 sortent également aux sommets d'un octo- gone à diagonale d. Le système d'électrodes du tube peut toutefois être conformé autrement aussi.
L'am poule représentée à la fig. 3 comprend la partie 9a en forme de capuchon, faite en fer doux et repré- sentée à la figure et l'anneau 9b en alliage de fer et de chrome se scellant au verre. Cet anneau est placé avec serrage dans la partie inférieure du capuchon 9a et l'on place alors à l'en- droit de l'adaptation un anneau de laiton après quoi l'ampoule ainsi préparée est mise, d'une manière connue, dans un four à atmosphère réductrice et à une température notablement plus élevée que le point de fusion du cuivre. Dans ce four le fil de cuivre fond, sa matière pénètre sous l'action des forces capillaires dans des intervalles d'adaptation entre les pièces 9a et 9b et soude ces pièces de façon étanche à l'air lors du
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refroidissement.
A la place du cuivre on peut employer pour cette soudure dure une autre matière convenant pour la soudure ou un alliage de point de fusion inférieur à celui de l'ampoule, et l'ampoule peut avoir une forme telle que la partie inférieure du capuchon 9a s'engage dans l'anneau 9b. Comme on le voit aux fig. 4 et 5, l'anneau 9b est également un peu conique à sa partie inférieure de telle façon que son diamètre D formant le plus grand diamètre de l'ampoule est plus grand que le diamètre moyen D3 et que le diamètre supérieur D4.
On peut voir aux fig.4 et 5 ( sur lesquelles pour plus de clarté le système d'électrodes fixé au disque a été supprimé.et on n'a représenté que la plaque de mica 4 contenant celui-ci) qu'à l'état froid le disque ne peut pas s'engager complètement dans l'anneau 9b à cause des dimensions mentionnées plus haut. Lors du scellement du pied, on opère toutefois,de telle façon que le disque qui, suivant la fig. 4, porte l'am- poule placée librement sur lui est chauffé par le dessous, au moyen de flammes de gaz ou de leurs produits de combustion ou éventuellement électriquement, uniformément à une température située sous le point de ramollissement, par exemple 450-500 C.
Ensuite se produit un chauffage de l'anneau 9b au-dessus du point de ramollissement du verre mais en-dessous du point de fusion proprement dit, avantageusement au rouge, par exemple 800-1000 C et cela au moyen d'un chauffage énergique et rapide qui peut s'effectuer également avec du gaz ou par voie électri- que, après quoi l'ampoule est pressée sur le disque de pied 1 qui prend appui sur une assise appropriée. Sous l'effet de la chaleur cédée par l'anneau 9b par suite de son chauffage, la matière du disque fond superficiellement à la périphérie, le disque et l'ampoule se mettant dans une position relative sui- vant la fig. 5 et la matière du verre du disque est scellée à la surface intérieure de la paroi de l'anneau 9b de façon étanche au vide et mécaniquement rigide.
Pendant ce temps, le*capuchon 9a
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de l'ampoule peut êtrerefroidi de l'extérieur au moyen d'eau ou d'un courant d'air et l'ampoule est refroidie et balayée inté- rieurement au moyen d'un gaz de balayage neutre, par exemple de l'azote ou de l'acide carbonique, entrant par le tube de balayage 10 inséré dans le tube de pompage 2 ( fig. 5) et sortant de nouveau par le tube de pompage 2. Après le scelle- ment du pied et de l'ampoule, la suite des opérations de fabri- cation du tube peut s'effectuer d'une manière connue, avec cette différence seulement que le temps nécessaire pour le pompage peut être plus court que ce n'est habituel jusqu'à présent par suite du grand diamètre du tube de pompage.
A cause de la disposition usuelle des amenées de courant, le tube peut être équipé commodément au moyen des socles normaux usuels. La fig.6 représente un tube terminé avec un semblable socle dont les fiches de contact axiales 11 sont disposées aux sommets d'un octogone régulier et dans l'appendice creux 12 duquel le tube de pompage 2 est logé avec son extrémité fermée par fusion.