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Procédé pour la. production de pressions élevées de gaz de remplissage dans les lampes électriques à incandescen- ce et. les lampes à décharge.
Il est connu qu'on peut remplir des lampes électriques à incandescence à une pression valant, à la température du local, plus d'une atmosphère (pression de remplissage) par le fait qui on remplit l'ampoule de la lampe, moyennant un refroidissement, par exemple au moyen d'air froid, à une -pression valant à peu près une atmosphère et qu'on scelle alors le tube de pompage.
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par la suppression du refroidissement la pression s'élève, en concordance avec l'abaissement de la température de refroidisse- ment au-dessus d'une atmosphère. La densité du gaz de remplissage, qui importe finalement, est alors déterminée exclusivement par la pression de gaz qui a régné après le remplissage dans l'ampàule refroidie.
La pression pouvant ainsi être obtenue ne dépassera guè- re en pratique deux atmosphères, c'est à dire que la densité pour- ra en général être tout au plus doub lée. Il est à remarquer que par l'expression "pression dans la lampe", employée dans la pré- sente description, il faut entendre seulement la pression de la lampe ne brûlant pas, à la température du local.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet la fabrication de lampes à incandescence avec des pressions de gaz deremplissage situées bien au-dessus d'une atmosphère à la température du local, et allant jusqu'à 100 atmosphères et plus.
Ce résultat est obtenu par le fait que, dans l'ampoule de lampe, dimensionnée de façon appropriée pour tenir compte de la pression finale, on précipite par un refroidissement suffisamment intense de l'ampoule ou d'une partie de celle-ci, la quantité de gaz calculée au préalable ou déterminée empiriquement, sous la forme d'un condensat liquide ou solide, que la lampe est scellée sans interruption du refroidissement et qu'alors seulement le re- froidissement est supprimé. Le condensat s'évapore alors et la pression de gaz et la densité du gaz s'élève pendant l'échauffement jusqu'à la valeur désirée.
Une condition indispensable est que la pression de saturation du condensat solide ou liquide ait seulement une grandeur telle que le scellement est possible suivant les procédés connus jusqu'à présent. Si l'on choisit la température de refroidissement suffisamment basse, on peut toujours atteindre facilement une pression de saturation en-dessous d'une atmosphère. Ceci n'est toute fois pas absolument indispensable dans le cas où l'on emploie des procédés de scellement à haute pression qui sont connus jusqu'à
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une pression de 8 atm.
Contrairement à ce qui a été mentionné plus haut, le nouveau procédé ne repose pas' sur la différence de densité du gaz de remplissage à des températures différentes mais sur la différence de la densité à l'état gazeux d'une part et à l'état condensé solide ou liquide, d'autre part. Ainsi s'explique éga- lement. l'augmentation considérable de pression et de densité que l'on peut obtenir suivant le nouveau procédé et à laquelle en principe une limite supérieure est imposée par la pression de saturation du gaz de remplissage à la température du local ou bien par le fait que-l'ampoule de la lampe est remplie tout à fait au moyen du condensat.
Une autre différence essentielle entre le nouveau pro- cédé et celui mentionné au début consiste encore en ce que tan- dis que dans ce dernier, pour une pression de remplissage don- née, la densité pouvant être obtenue du gaz de remplissage est déterminée exclusivement par la température du refroidissement et ne s'élève plus après le scellement de la lampe, dans le nou- veau. procédé la densité pouvant être obtenue n'est, pas déter- minée essentiellement par la température de refroidissement pour- vu qu'elle soit choisie suffisamment basse pour réaliser une con- densation du gaz de remplisaage, et la pression de remplissage à la température du local- pour des volumes. de lampe donnés est dé- terminée essentiellement par la quantité du gaz condensé.
Pour établir cette quantité et la maintenir constante lors de la fabrication à l'usine on peut suivre deux voies.
On charge un volume déterminé, qui est composé de la lampe à. rémplir et d'un récipient en communication avec celle-ci, à une pression déterminée de gaz, on coupe l'arrivée de gaz et on condense alors ia quantité de gaz déterminée par la pression initiale et la pression finale (pression de saturation à la tem- pérature de remplissage) et par le volume total (lampe avec le récipient).- au moyen d'un refroidissement approprié de l'ampoule @
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de lampe ou d'une partie de celle-ci, la condensation se faisant dans la lampe, et l'on ferme ensuite cette dernière par exemple par scellement.
Un autre moyen, dynamique, consiste en ce qu'on maintient constante la durée de la condensation à la valeur déterminée par le calcul ou empiriquement, et en ce qu'en même temps on maintient constante à une valeur approppriée au moyen d'une soupape d'étranglement par exemple, la quantité de gaz arrivant par unité de temps, par exemple d'une conduite de gaz.
Il est évident que l'on peut charger de cette manière non seulement des gaz purs, par exemple des gaz rares, mais également des mélanges gazeux. Dans ce cas, le condensat contiendra, conformément aux lois de la thermodynamique et aux études des équilibres hétérogènes, tous les composants dans la meè sure de leur pression partielle dans le mélange de départ, en la quantité, dépendant de la température de refroidissement, qui est déterminée par exemple dans le cas de minimes concentrations par la loi de Raoult.
Dans le cas où la pressionpartielle d'un ou de plusieurs constituants d'un mélange gazeux vaut dans la lampe terminée, à la température du local, moins qu'une atmosphère, on peut toutefois aussi opérer de telle façon que l'on ajoute ce ou ces constituants après la condensation des autres constituants ou de l'autre constituant avant le scellement, d'une manière connue et usuelle. On peut toutefois aussi, dans le cas mentionné, opérer de telle manière que l'on extrait par consolation hors du mélange gazeux terminé les constituants condensables tandis que les autres constituants restent totalement ou principalement à l'état gazeux et que le scellement de la lampe peut toutefois se faire sans difficultés à cause de la minime pression d'ensemble de ces derniers.
On a observé en outre qu'il est avantageux dans le cas de lampes à incandescence à pression élevée et très élevée, d'effectuer- le pompage et le remplissage de la lampe suivant le pro-
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c.édé esquissé ci-dessus, non pas par un tube de pompage parti- culier,¯mais par l'intermédiaire du tube qui est destiné à re- cevoir de façon hermétique, dans la lampe terminée, une des traversées de courant. La fermeture de la lampe remplie se fait alors par le scellement de façon étanche à l'air de la braversée de courant, ou des traversées de courant. Cette façon de procéder a le grand avantage que la lampe terminée ne possède pas de bout restant du tube de remplissage, ce qui augmente considérablement sa résistance mécanique.
Comme matière de l'ampoule, on doit envisager pour ces lampes, qui en raison de la résistance mécanique doivent avoir un volume aussi petit que possible et des épaisseurs de paroi d'ampoule relativement grandes, ¯et en cas d'emploi du présent procédé doivent être exposées également à des refroidissements considérables principalement des .verres durs et avant tout le verre de quartz.
On a observé que,pour obtenir des traversées de courant étanches aux gaz, en particulier lorsqu'on emploie le verre de quartz, il est avantageux d'écraser les traversées de courant mécaniquement lors du scellement, de la manière qui est usuelle lors de la fabrication des pieds à écrasement des lampes à incan- descence usuelles-.
Le procédé suivant la présente invention va être expliqué à l'aide d'un exemple. Un tube de- verre au quartz ayant un diamètre intérieur de 7 mm et un diamètre extérieur de 12 mm est rétréci aux deux extrémités et 1'hélice de tungstène pourvue des amenées de courant est engagée par les parties rétrécies de telle façon que l'hélice de tungstène se trouve elle-même à l'intérieur de la partie non rétrécie tandis que les rubans de molybdène ser- vant d'amenées, de courant prennent place dans les deux extrémités rétrécies, les extrémités extérieures des fils ne devant pas dépasser au-delà des extrémités du tube de quartz, mais une longueur
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d'au moins 10 mm devant rester libre des deux c8tés.
Après qu'a- lors on a fermé par scellement une extrémité du tube, l'autre extrémité du tube est raccordée à la pompe avec intercalation d'une sphère de 150 cm3 de capacité par exemple, est vidée par pompage et chauffée à fond dans le vide après un chauffage éventuel dans le gaz d'hydrogène, de sorte que le ruban de mo- lybdène qui est voisin de l'extrémité scellée du tube est scel- lé de façon étanche à l'air moyennant écrasement avec une pince appropriée, par exemple dans un chalumeau à oxygène et à hydro- gène. La lampe et la sphère sont alors remplies par exemple de crypton sous une pression de 650 mm de colonne de mercure, puis la sphère avec la lampe est séparée de la pompe par scellement et l'ampoule de la lampe à incandescence est plongée à peu près jusqu'à la moitié dans l'air liquide et refroidie.
La quantité totale de crypton se condense alors pratiquement à l'é- tat solide dans la moitié inférieure de l'ampoule de la lampe.
L'autre ruban de molybdène se trouvant entre la lampe et la sphère d'approvisionnement est alors scellé avec écrasement de façon étancbe à l'air, moyennant l'emploi d'une flamme d'oxygè- ne et d'hydrogène et la lampe est séparée de la sphèce d'approè visionnement. Si la lampe a un volume de 2 cm3, la pression dans la lampe à incandescence terminée après son échauffement à la température du local vaut, vu que pratiquement la quantité to- tale de crypton de 150 cm3 se trouve dans celle-ci,
650 x 150 mm
2 de colonne de mercure, c'est à dire à environ 65 atm..
Comme autre exemple, on citera la fabrication d'une lampe à incandescence à haute pression avec remplissage d'argon suivant le procédé de la présente invention. Comme la pression de saturation de l'argon aux températures de refroidissement pou- vant être atteintes relativement facilement vaut toujours encore
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plus de 100 mm, on opère dans ce cas avantageusement de telle façon que l'on fixe la quantité d'argon non pas par la méthode du volume, mais par la méthode d'écoulement.
Après que la lampe chauffée à fond a été plongée par exemple jusqu'à lamoitié dans l'air liquide et refroidie, elle est mise en communication à l'aide d'une soupape d'étranglement avec une conduite de gaz dans laquelle- il règne une pression d'argon qui dépasse la pression de saturation de l'argon, à la température de refroidissement.
Si l'on connaît la vitesse de sortie de l'argon de la soupape d'étranglement on peut, par le choix approprié de la durée de l'amenée de gaz, fixer à volonté la quantité d'argon condensée dans l'ampoule de lampe.
Le procédé suivant la présente invention a été décrit pour la fabrication de lampes à incandescence à pression de remplissage élevée, mais il peut s'appliquer naturellement aussi à la fabrication de lampes à décharge, moyennant les modifications voulues.
Revendications.' 1.- Procédé pour la production d'une pression de gaz de remplissage dépassant une atmosphère et de préférence 5 atmosphères , dans des lampes électriques à incandescence ou des lampes à décharge, caractérisé en ce que par refroidissement de l'ampoule delampe, vidée par-pompage, jusqu'à une basse température, une quantité déterminée d'un gaz ou d'un mélange gazeux est condensée complètement ou partiellement à l'état solide ou liquide dans l'ampoule, la pression totale se composant des pressions de saturation des constituaits du condensat et valant moins que 8 atm., deprêférence moins qu'une- atmosphère.