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Dispositif électronique.
La présente invention concerne des dispositifs électro- niques et est particulièrement relative aux moyens d'écoulement de la chaleur associés aux électrodes de ces dispositifs.
Une des difficultés rencontrées par exemple lors du fonctionnement de tubes électroniques est la variation de la tem- pérature. Dans la majorité des cas, la température augmente pen- dant le fonctionnement, circonstance qui impose un refroidissement adéquat.
Le but principal de l'invention est de perfectionner la commande de l'échange thermique entre les éléments conducteurs de la chaleur,pour régler le passage de chaleur entre ces éléments.
L'invention consiste essentiellement en un dispositif électronique qui, de par sa nature, développe de la chaleur en fonctionnement, et qui comporte des moyens extérieurs constitués
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par un corps capable de transmettre la chaleur ainsi développée, des moyens voisins du dit corps capables de radier cette chaleur, et des moyens assurant automatiquement l'écoulement de la chaleur du corps vers les moyens de radiation, à partir d'une température prédéterminée.
L'invention sera bien comprise par la description suivante d'une forme d'exécution préférée, donnée à titre d'exem- ple avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un ignitron, illustrant un dispositif électronique conforme à l'invention.
La figure 2 est une coupe transversale de détail, suivant la ligne II - II de la figure 1, montrant la pince de montage du dispositif.
La figure 3 est une coupe transversale suivent la ligne III - III de la figure 1, et la figure 4 est un diagramme montrant la hausse de la température en fonction de la charge.
La référence 10 désigne d'une manière générale une ampoule évacuée représentée ici comme comprenant une partie mé- diane cylindrique 11 en verre au borosilicate à laquelle sont scellées deux cuvettes métalliques d'extrémité 12, 13 constituées de préférence d'un alliage ternaire de nickel - cobalt - fer, connu dans le commerce sous la dénomination " " Kovar " .
La cuvette inférieure 12 constitue un récipient pour une cathode liquide 14 et comporte au centre de son fond 15 une dépression 16 de profondeur suffisante pour assurer l'immersion d'une électrode d'amorçage 17. Celle-ci est suspendue à l'inté- rieur de l'ampoule à un conducteur d'entrée 18 traversant une paroi de la cuvette 12 avec interposition d'un scellement isolant 19 étanche au vide. La cuvette supérieure à fond plat 20 joue le rôle d'anode.
Extérieurement aux deux cuvettes 12, 13, deux corps 21 conducteurs de la chaleur et de préférence métalliques, sont
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intimement fixés aux fonds respectifs 15 et 20 des deux cuvettes par soudure, brasure ou par tout autre moyen convenable. Chacun de ces corps, représenté comme ayant un diamètre sensiblement le même que celui de la cuvette à laquelle il est fixé, consiste en une masse pleine considérablement plus importante que celle de la cuvette, de plus grande longueur que celle-ci et dont les ex- trémités extérieures sont convexes ou arrondies. La base de cha- cun des corps 21, qui est fixée au fond de la cuvette à un diamè- tre légèrement supérieur à celui de la majeure partie du corps, afin de constituer un rebord périphérique auquel est fixée une extrémité d'un collier 22.
Ce collier, monté co-axialement au corps, est plus long que celui-ci de manière à dépasser son ex- trémité arrondie, et est écarté du corps, sauf à l'extrémité où il est fixé,de manière à constituer autour de la majeure partie du corps une chemise périphérique 23 de circulation d'air entre le collier et le corps. Un noyau radiateur 24 dont l'extrémité concave épouse l'extrémité convexe du corps 21, est attaché à l'extrémité en saillie de chaque corps. Au delà du collier, ce radia.teur comporte un grand nombre d'ailettes 25 assurant la. dis- sipation dans l'air ambiant de la chaleur transmise du noyau aux ailettes. Quand la température est normale, les surfaces convexe et concave du corps et du noyau sont séparées par un intervalle
26 de largeur déterminée.
Dans le but de régler cet intervalle, les surfaces cylindriques contigües 27 du collier et du noyau sont de préférence filetées, une vis de calage 28 étant prévue à l'extrémité du collier pour verrouiller le noyau dans la position choisie.
Le cas échéant l'ampoule 10, les corps conducteurs 21 et les colliers 22 peuvent être logés co-axialement dans un tube isolant 29 avec interposition d'anneaux 30 occupant l'espace compris entre les extrémités du tube et celles des colliers. Ces anneaux 30 peuvent être métalliques, fixés aux colliers par sou- dure ou par tout autre moyen. Les vis de calage 28 traversent la
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paroi du tube et les colliers et empêchent ainsi tout déplacement longitudinal du tube.
Au voisinage des parois d'extrémité des cuvettes 12 et 13, la surface externe du tube 29 est munie d'anneaux métalliques de contact 31 reliés électriquement par des fils 32 aux cuvettes ou aux corps 21 fixés à celles-ci. Le dispositif peut être à la fois supporté et raccordé électriquement au moyen des pinces de fixation à ressort 33 représentées sur la figure 2.
La construction ci-dessus décrite constitue un régula- teur de température applicable aux nombreux dispositifs soulevant le problème d'échange de chaleur et dont l'ignitron représenté est un exemple typique. Lors du fonctionnement du dispositif dé- crit ci-dessus, la chaleur est produite par l'arc de décharge et par le bombardement ionique et électronique. Par conduction cette chaleur élève la température des corps 21 lesquels sont de préfé- rence constitués d'une matière, telle que le cuivre ou l'aluminium, ayant un coefficient de dilatation plus élevé que celui de la ma- tière constituant les colliers 22, laquelle peut être l'alliage " Kovar " précité ou tout autre alliage ou métal ayant un coeffi- cient de dilatation thermique plus faible que ceux des corps 21.
Généralement la chaleur développée dilate davantage le corps 21 que le collier et à une certaine température pré-déterminée, l'es- pace 26 compris entre le corps et le noyau se ferme, permettant ainsi une plus grande transmission de chaleur, par suite de l'aug- mentation des surfaces d'échange, vers le noyau et la dissipation de cette chaleur par les ailettes du radiateur.
En réalité le processus de fermeture de l'intervalle est progressif, au fur et à mesure de l'élévation de températnre.
Au premier contact une onde "froide" pénètre dans le corps en venant du noyau refroidisseur et coupe le contact par suit,e de la contraction résultante. L'onde froide atteignant l'électrode en abaisse momentanément la température, mais la production de cha- leur se poursuivant, celle-ci est de nouveau transmise au corps
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et l'intervalle se referme de nouveau. Il se produit ainsi une succession de fermetures et d'ouvertures du contact occasionnant de légères fluctuations de la température de l'électrode jusqu'à ce que l'émission de chaleur devienne suffisante pour maintenir cet intervalle définitivement fermé.
Si l'on utilise un corps plus long, un intervalle de largeur donnée sera plus vite fermé qu'un même intervalle situé au bout d'un corps moins long. Cette propriété est mise à profit dans le présent exemple en prévoyant du côté de la cathode un corps 21 plus long que celui 21 prévu du côté de l'anode ; cet- te façon, les intervalles 26 ayant normalement la même dimension , celui qui dépend de la cathode se ferme à une température inférieu- re à celle du corps qui est associé à l'anode, ce qui a pour effet de maintenir la cathode à une température de fonctionnement plus basse que l'anode.
Chaque électrode sera donc maintenue à une tem- pérature substantiellement constante, différente pour chacune, pendant une durée considérable, représentée sur le graphique, fi- gure 4, entre les points critiques 34 et 34' de contact initial et 35 et 35' de fermeture définitive, relatifs à la cathode et à l'a,node respectivement. Sans représenter les légères oscillations mentionnées ci-dessus, ce graphique montre qu'entre les points dont question ci-dessus, la température reste pratiquement cons- tante après une élévation rapide jusqu'à cette température.
Le tube 29, électriquement et thermiquement isolant, contenant les éléments de transmission de chaleur, c'est-à-dire les corps 21 et les noyaux 24, favorise non seulement l'élévation rapide de la température, mais assure davantage le maintien à des niveaux constants des températures représentées par les courbes.
Il est à remarquer que dans des ignitrons, dont un type est décrit ici,ou dans d'autres dispositifs électroniques analogues, tels que les thyratrons, l'ionisation se produit dans un milieu gazeux. La vapeur de mercure remplissant l'ampoule,
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émise par une cathode de mercure liquide, est un moyen auquel on a fréquemment recours.
L'invention n'est pas limitée aux cathodes de mercure, étant particulièrement destinée aux cathodes de potas- sium, de sodium, de cadmium, d'étain, etc. qui, solides à la tem- pérature ordinaire, possèdent une tension de vapeur trop faible pour l'utilisation dans un dispositif électronique à remplissage gazeux mais qui conviennent mieux que le mercure pour des tempé- ratures plus élevées et s'adaptent mieux au contrôle de la tempé- rature par le refroidissement à l'air tel qu'il est décrit ci- dessus. Avec la construction ci-dessus munie d'une cathode de potassium, par exemple, la température des radiateurs varie avec la charge, tandis que la température intérieure, dont dépend la pression, reste pratiquement constante quelle que soit la charge.
A titre d'indication, un ignitron avec cathode de potassium peut supporter un courant moyen de 60 ampères pour une température ambiante de 30 C. Le potassium développe une tension de vapeur de un micron, favorable au fonctionnement de l'ignitron, vers
170 C. D'autre part le cadmium fournit une pression de un micron à 210 C et dans ce cas les ailettes du radiateur pourraient avoir des dimensions quelque peu inférieures à celles prévues pour le dispositif utilisant une cathode de potassium.
Lors de la mise en marche, la tension appliquée au dispositif d'amorçage, provoque la fusion rapide de la cathode métallique (Le point de fusion du potassium étant 62,30C). Quelle que soit la charge, la cathode constitue la partie la plus froide de toute la partie intérieure de l'appareil, de sorte qu'après évaporation, le potassium se condense sur la cathode sans souil- ler l'anode et sans provoquer d'arcs en retour.
On voit sur la figure 3, montrant comment vprie la température en fonction de la charge, qu'à partir d'une charge d'environ deux ampères aux points 34 et 341 correspondant à le première fermeture des intervalles anodique et cathodique 26, jusqu'à environ 50 ampères aux points 35, 35' où l'intervalle est maintenu fermé, la température de la cathode reste à 170 C, celle de la cathode demeurant aux environs de 300 C, tandis que
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la tension de la vapeur se maintient à un micron. Au delà de 50 ampères, la température de la cathode augmente, atteignant 200 C sous la pleine charge de 60 ampères.
A cette température, la ten- sion de vapeur du potassium est de 6,76 microns, qui est toujours une pression de fonctionnement très favorable, correspondant à la pression sous environ 40 C, pour un appareil à vapeur de mer- cure. A remarquer enfin que le dispositif peut être conditionné pour fonctionner sous d'autres températures critiques ou constan- tes que celles représentées sur le diagramme.
Le réglage des températures de service s'effectue d'a- bord par vissage des noyaux de radiateur jusqu'au contact avec les corps de transmission de chaleur, puis en dévissant ces noyaux de la quantité nécessaire pour obtenir la température de fonctionne- ment désirée. Pour obtenir les températures représentées sur le diagramme, un intervalle de 0,0026 pouce a été reconnu acceptable.
Pratiquement, cet intervalle est réalisé par l'emploi de soixante filets par pouce et en dévissant le noyau du radiateur à partir de son contact avec le corps, d'environ cinquante-sept degrés.
L'emploi de l'alliage "Kovar " précité pour le corps d'échange de chaleur donne les résultats figurés sur le diagramme. Un point important de l'invention consiste en ce qu'un métal alcalin,tel ou le sodium que le potassium/peut remplacer le mercure pour la constitution extrêmement de la cathode, et cela d'une manière/ avantageues, car il assure un meilleur rendement et une chute de tension dans l'arc inférieu- re à celle d'une cathode de mercure.
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