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Tube à décharge ionique.
L'invention, concerne un tube à décharge ionique dont la cathode et 1'.anode sont toutes deux constituées par du métal liquide et en particulier, un tube à décharge ionique à électrodes de mercure utilisé comme convertisseur ou comme interrupteur.
.Les tubes à électrodes liquides présentent l'inconvénient suivant: à l'électrode la plus chaude, généralement l'anode puisque la chaleur développée y est la plus grande, se produit une évaporation continue de la matière constituant l'électrode et cette matière se dépose en un autre endroit, sur l'autre électrode par exemple. Ceci peut provoquer la vaporisation de la totalité du métal liquide de l'anode, de sorte que seule la traversée ferait office d'anode; il en résulterait un,échauffement exagéré de'la traversée et partant une rapide détérioration du tube.
Dans les tubes à commande bilatérale, c'est-à-dire les tubes dont chacune des électrodes comporte un dispositif d'amor- çage, il faut éviter que l'une des électrodes se vide ou que le niveau du mercure descende au-dessous du dispositif d'amorçage, car cette électrode ne pourrait plus faire office de cathode.
Bien souvent,la quantitéde métal liquide constituant les électrodes de ces tubes est suffisante pour que l'électrode la plus froide s'écoule vers l'électrode la plus chaude avant que cette dernière ne soit entièrement vidée. Bien que cet écoulement s'effectue alors par l'un ou l'autre égouttoir, des court-circuits ou des amorçages intempestifs peuvent néanmoins se produire.
L'invention permet d'obvier à ces inconvénients en munissant le tube à décharge ionique à électrodes liquides d'un réservoir placéentre les deux électrodes; le liquide débordant de l'une des électrodes s'amasse dans ce réservoir. Pendant le fonctionnement du tube, le métal contenu dans ce réservoir est vaporisé.
Comme le liquide qui déborde de l'une des,électrodes parvient dans le réservoir situé entre les deux électrodes et qu'il est vaporisé dans ce réservoir, il ne peut établir de liaison conductrice entre les deux électrodes, de sorte que les court-circuits et les amorçages intempestifs sont exclus. La température du liquide vaporisé doit être plus élevée que celle des deux électrodes, car sinon l'anode provoquerait une nouvelle condensation.
Dans une forme d'exécution avantageuse d'un interrupteur ou d'un convertisseur conformes à l'invention, les deux électrodes de mercure sont logées dans les branches d'un tube
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en forme de H ou de U renversé, tandis que le raccord entre ces deux branches comporte un réservoir dans lequel s'amasse le mercure débordant de l'une des électrodes.
La vaporisation du mercure contenu dans le réservoir, peut être obtenue à l'aide de la chaleur développée par la décharge. Pour que la vaporisation s'effectue avec une rapidité suffisante, la trajectoire de décharge peut être rétrécie au droit du réservoir à mercure et ce sur une longueur plus ou moins grande.
On peut aussi entourer le réservoir d'un isolant thermique ce qui limite les pertes-de chaleur par la paroi. Pour que la vaporisation du liquide s'effectue même dans des conditions défavorables, on peut munir le réservoir d'un élément thermique. La vaporisation du mercure peut aussi être obtenue en le chauffant directement à l'aide d'un courant électrique. A cet effet, le réservoir peut être entouré d'une bobine d'induction ou comporter deux électrodes qui permettent le passage du courant.
Lorsque le tube fait office de redresseur, il est particulièrement avantageux de prévoir une réfrigération spéciale de la paroi du tube au-dessus de l'anode de façon à favoriser le retour du mercure à l'anode.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La figure 1 représente un tube redresseur conforme à l'invention, dans lequel le mercure est vaporisé sous l'effet de la chaleur développée par la décharge.
La figure 2 représente un tube à décharge à commande bilatérale, dans lequel le mercure est vaporisé à l'aide d'un élément thermique placé à l'extérieur du tube.
La figure 3 représente un redresseur dont le réservoir contient deux électrodes pour le chauffage du mercure et dans lequel l'enceinte au-dessus de l'anode affecte une forme favorable à l'évacuation de la chaleur.
Sur la fig. l, le tube, en forme de H, comporte deux branches 1 et 2. Les masses de mercure 4 et 5 constituent respectivement la cathode et l'anode- Les bouchons en ferro-chrome 6 et 7, scellés au verre, font office de bornes. Le tuyau de raccordement 3 comporte, à ses deux extrémités, des bords relevés 9 et 10, et forme ainsi le réservoir 8. Le bord relevé 10, prévu du côté de l'anode, est plus haut que le bord 9, du côté de la cathode, de sorte que le mercure débordant de la cathode ne peut pénétrer dans l'anode et provoquer ainsi un court-circuit ou un amorçage. Les extrémités du raccord 3 sont arrondies de sorte que la section est la plus petite au milieu et la chaleur développée par la décharge dans la partie rétrécie suffit pour vaporiser le mercure.
Pour limiter les pertes de chaleur vers l'extérieur, le tube 3 est entouré d'un isolant thermique 11.
Dans le mercure de la cathode plonge l'électrode d'amor- çage par étincelles; celle-ci consiste en un tube 12 de quartz, dont la paroi intérieure est reliée, par l'intermédiaire du mercure et du fil de molybdène 13, à la borne 15. Le tube de quartz 12 est scellé au verre du tubepar l'intermédiaire des bagues 14. Pour provoquer l'amorçage du tube, on applique, pendant un bref moment, une tension positive élevée à la borne 15.
Sur la figure 2, les organes correspondant à ceux de la fig. 1 sont repérés par les mêmes indices. Le tube est symétrique. Chacune des électrodes comporte une électrode d'amorçage
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par étincelles et peut donc faire office de cathode. Le tube est utilisable, entre autres, pour l'alimentation par uri secteur alternatif de l'induit d'un moteur à courant continu, appelé à tourner alternativement dans les deux sens. Les deux bords 9 et 10 ont ici la même hauteur, de sorte que chacune des électrodes peut faire office de cathode. Sous le réservoir 8 est prévu l'élément thermique 16 qui comporte les bornes 17 et 18. Cet élément est choisi de manière à assurer, en collaboration avec la chaleur dégagée par la décharge, la vaporisation du mercure.
La section du tuyau de raccord. 3 est uniforme sur toute la longueur.
Sur la figure 3, les organes correspondant à ceux de la figure 1 sont aussi désignés par les mêmes références. Dans le fond du réservoir 8 sont scellées deux plaquettes en ferrochrome 19 et 20 qui font office d'électrodes pour le courant de chauffage du mercure. Les électrodes 19 et 20 doivent être branchées sur une source de tension, de faible tension, pour éviter la formation d'étincelles lors de la fermeture et de l'ouverture du circuit. En effet, ces étincelles pourraient provoquer l'amorçage du tube par l'ionisation du mercure. Le chauffage du réservoir ne fonctionne qu'en présence de mercure, de sorte que vide, le réservoir ne peut être surchauffé et peut être choisi suffisamment grand pour que tout le mercure se vaporise sans l'intervention de la chaleur développée par la décharge.
La section du tuyau de raccordement 3@peut être alors choisfe suffisamment grande pour qu'il ne 'se produise pas de chutes de tension inutiles dans le tube.
La partie supérieure de la moitié anodique du tube consiste en une tête en ferro-chrome 21, munie d'ailettes de refroidissement 22. L'évacuation de la chaleur de cette partie du tube est très rapide, de sorte qu'il @s'y produit facilement une condensation du mercure qui retourne' ainsi à l'anode. Si nécessaire, la tête 21 peut encore être refroidie par une circulation d'air.