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PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS A DECHARGE A CATHODE LIQUIDE.
La présente invention concerne les dispositifs à décharge du type cathode liquide, et en particulier des dispositions d'écrans pour amé- liorer le fonctionnement de ces appareils.
Dans les appareils à décharge électrique à cathode liquide, il faut prévoir un dispositif qui écarte de manière appropriée les parti- cules liquides provenant de la cathode, de la région de l'anode, ce dis- positif ne devant pas augmenter la chute de tension dans l'arc, jusqu'à une valeur déraisonnable. En outre, il faut éviter les retours de cou- rant, pendant les intervalles de tension inverse, dans le circuit ano-
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de-cathode
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Conformément à l'invention, non seulement les dispositifs d'é- crans perfectionnés empêchent pratiquement toute particule liquide provenant de la cathode d'atteindre la région de l'anode, mais, en outre, la résistance offerte par ces écrans à l'arc de décharge, n'est pas suffisamment grande pour augmenter de façon appréciable la chute de tension dans l'arc.
Ces écrans perfectionnés peuvent donc fonction- ner de manière appropriée comme électrode de commande.-
La présente invention permet donc d'obtenir des dispositifs à dé- charge perfectionnéspar exemple du type à remplissage gazeux, et dont le fonctionnement est relativement libre de retours d'arc, avec une chute de tension raisonnable dans l'arc.
L'invention sera d'ailleurs bien comprise en se référant à la description suivante et au dessin qui l'accompagne, donné à titre d'e- xemple non limitatif de réalisation et dans lequel: - La figure 1 est une élévation, partie en coupe, d'un dispositif à décharge comportant un écran conforme à l'invention.
- La figure 2 est une élévation, partie en coupe, d'une variante de l'invention, comportant un écran à refroidissement par eau.
- La figure 3 est une élévation en coupe de l'appareil de la fi- gure 2, suivant ligne 3-3 de la figure 5.
- La figure 4 est une coupe suivant ligne 4-4 de la figure 2.
- La figure 5 est une coupe suivant 5-5 de la figure 3.
En se reportant à la figure 1, on voit que ce dispositif est du type ignitron et comporte une enveloppe cylindrique allongée 1, de pré- férence en acier. L'enveloppe est fermée à son extrémité supérieure par un couvercle comportant un joint 2 pour l'anode et supportant une anode 3 de forme générale cylindrique, montée au centre de la partie supérieure de l'enveloppe. Comme on le sait, le scellement supporte l'anode en l'isolant de l'enveloppe et il comporte une borne 4, exté- rieurement accessible. Suivant l'usage, dans ce genre de tube, l'anode peut être en graphite.
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L'autre extrémité de l'enveloppe cylindrique 1 est fermée par un fond 5, constitué par une coupelle renversée 6, soudée à la partie in- férieure du cylindre 1, de manière à constituer un joint étanche. La cathode est constituée par un liquide conducteur 7, qui est avantageu- sement du mercure. Pendant le fonctionnement d'un tel dispositif, un arc de décharge s'établit entre les surfaces de la cathode et de l'a- node 3. Dans ce but, une électrode d'amorçage 8, du type à immersion, est prévue canme connu. Cette électrode d'amorçage est supportée par le fond 6, de manière isolante par rapport à lui, au moyen d'un scelle- ment de traversée approprié, constitué par un élément allongé de ver- re 9, scellé dans un oeillet 10, fixé au fond 6 et qui entoure le fil d'amenée 11.
Comme le savent les techniciens, on éprouve de grandes difficul- tés à construire des dispositifs de ce type, relativement libres de retours d'arc, et qui, en même temps, présentent une chute de tension dans l'arc suffisamment basse pour qu'ils fonctionnent de manière sa- tisfaisante pour des courants importantso
Conformément à la présente invention, on dispose un écran perfec- tionné qui entoure la région de la cathode dans laquelle l'électrode d'amorçage est immergée; cet écran est prévu de manière à intercepter pratiquement toutes les particules de liquide, libérées par la cathode pendant le fonctionnement du tube, mais il ne gêne pas de manière ap- préciable l'établissement de l'arc entre cathode et anode.
Comme on le voit, cet écran est supporté par le fond 6, par plu- sieurs tiges telles que 12, supportées de manière isolante autour de la partie centrale du fond 6 au moyen d'isolateurs cylindriques 13. Ces isolateurs sont fixés au fond par des tiges 14, soudées sur la surface interne du fond. Dans la réalisation de la figure, on a utilisé trois isolateurs 13 et trois tiges 12 de montage.
L'écran est constitué par plusieurs éléments 15 de forme générale sensiblement circulaire, empilés sur les tiges 12, et séparés de maniè- re appropriée par des entretoises 16. Les éléments 15 et les entretoi- ses sont en une matière appropriée qui peut être constituée en majeure
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partie par du graphite. L'extrémité supérieure de l'ensemble des élé- ments 15, qui a un aspect général cylindrique, est fermé par un disque plein 17, dont les bords 18 ont une forme semblable à celle des bords des éléments 15.-
L'empilage des éléments 15 et des entretoises est fixé grâce à des écrous 19, vissés sur les parties supérieures des tiges 12 et qui s'ap- puient dans des logements appropriés prévus sur l'élément 17.
Les élé- ments 15 peuvent être considérés comme ayant une surface inclinée comme celle d'un tronc de cône et leur espacement est de préférence tel que les projections des divers éléments, sur l'axe de l'enveloppe 1, se re- couvrent. En d'autres termes, il n'existe pas de chemin radial libre en- tre l'intérieur de l'ensemble de l'écran et sa partie extérieure et tous les passages restés libres entre les éléments de l'écran sont di- rigés de manière à s'éloigner de l'anode. La construction des éléments 15 et 17 peut donc être considérée comme étant celle d'un écran en cou- pelles inversées formant persiennes.
De manière que l'écran soit maintenu à une tension appropriée par rapport à la cathode et, si on le désire, qu'il fonctionne comme élec- trode de ccmmande, on prévoit un conducteur d'amenée approprié 20. Ce- lui-ci est scellé dans l'enveloppe et en est isolé par une goutte de verre 21 et il est relié à son extrémité supérieure à l'écran, au moyen d'une borne 22, assemblée dans l'empilage des éléments 15, sur l'une des tiges 12. Un cylindre 23, disposé à l'intérieur des isolateurs 13 est fixé au fond 6, par des supports appropriés 24.
Ce cylindre peut être en un métal réfractaire, comme le molybdène, et se prolonge au-dessus de la surface de la cathode, pour éviter que des impuretés rassemblées à sa surface, pénètrent dans la région de l'électrode d'amorçage 8.- Ce cylindre 23 diminue également le déplacement de la cathode liquide, à la suite d'un choc sur l'enveloppe ou de vibrations de cette enveloppe.
Pendant le fonctionnement du dispositif, une tache cathodique est. formée sur la surface de la cathode, en faisant passer dans l'électrode 8 un courant supérieur à une valeur minima critique. Si la tension ap- pliquée à l'anode 3 est plus positive que la tension de la cathode 7,
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d'une certaine quantité prédéterminée, un arc de décharge s'établit en- tre la tache cathodique et la surface de l'anodeo Quand la tension de l'anode par rapport à la cathode s'inverse, il est essentiel que l'es- pace contenu dans l'enveloppe 1, et particulièrement la région voisine de l'anode, soient rapidement désionisés, de manière à éviter un retour d'arc*
L'écran conforme à l'invention empêche les particules de mercure liquide de se rassembler sur la surface de l'anode ou de s'accumuler dans la région de l'anode,
et il en résulte que la désionisation se pro- duit rapidement et diminue les chances de production d'un retour d'arc.
L'écran est en même temps de construction suffisamment dégagée pour que la chute de tension dans l'arc ne soit pas trop élevée.
En se reportant aux figures 2 à 5, on va décrire une variante de l'invention.
Le tube à décharge électrique du type à cathode liquide 101, par exemple en mercure, comporte une anode associée cylindrique 102, de préférence en graphite. L'anode et la cathode sont logées dans une cuve de forme générale cylindique, munie d'une paroi cylindrique interne 103, fermée à une extrémité par unfond 104. L'extrémité supérieure de la cu- ve est fermée par un couvercle approprié 105, boulonné sur une bague cir- culaire 106, fixée à la paroi interne 103 de la cuve. Ce couvercle sup- porte l'anode 102, dont il est isolé, par rapport à la cathode 101, com- me connu.-
La cuve est complétée par une paroi cylindrique externe la?, de forme générale analogue à celle de 103, et à une certaine distance, de manière à constituer chemise d'eau.
Comme on le voit sur le dessin, on a prévu un passage en spirale pour le refroidissement, au moyen d'un sé- parateur 108 en hélice, fixé entre les parois interne et externe 103 et 107 de la cuve. Le séparateur 108 se termine à la partie supérieure de la cuve, comme représenté en 109, le passage ainsi fermé communiquant avec un ajutage de sortie 110.
Conformément à une caractéristique importante de cette variante de l'invention, on prévoit plusieurs écrans verticaux qui refroidissent --
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et divisent l'arc, en répartissant l'arc sur toute la surface active de l'anode 102.- Ces écrans ont la forme de tubes verticaux 111, également espacés autour de l'espace de décharge du tube. Chaque écran est fermé de manière appropriée en haut, au moyen d'une plaque 112, soudée sur une partie aplatie du tube.
Ceux-ci sont soudés au fond 104 de la cuve inté- rieure et ils sont ouverts vers la région située entre les fonds des pa- rois 103 et 107.-
Comme représenté, chaque écran comporte une ailette centrale trans- versale 113, qui se termine juste au voisinage de la paroi supérieure 112, et qui se prolonge jusqu'au fond de la cuve extérieure 107. Une bague métalique circulaire 114 est disposée entre les parois interne et externe de la cuve et est réunie aux ailettes 113 des écrans 111.Cette bague force l'eau,, introduite dans la partie centrale de la bague, à circuler â travers chacun des écrans verticaux, avant de pénétrer dans le passage hélicoldal disposé entre les parois interne et externe de la cuve; cette bague ménage une entrée et une sortie pour l'eau dans cha- que écran 111.
Comme on le voit mieux figure 5, une conduite d'arrivée 115 commu- nique avec l'espace compris entre les parois interne et externe de la cu- ve, du côté intérieur de la bague 114, en traversant un psssage détermi- né par des cloisons 116 qui, comme représenté figure 2, se prolongent vers le haut, pour se réunir par leurs parties supérieures à la surface intérieure du séparateur 108, et sur le restant de leur longueur, à la paroi 103 de la cuve intérieure.
Grâce à ce dispositif, l'eau introduite dans le passage défini par les cloisons 116 et les fonds des cuves 103 et 107, circule vers le centre de la cuve, et de là, vers le haut, sui- vant des trajets parallèles à travers les passages 117, ménagés dans les écrans tubulaires par les ailettes 113.
L'eau circule jusqu'à l'ex- trêmité supérieure de ces ailettes, puis redescend par les passages 1171 vers le fond et la région extérieure de la bague 114; elle remonté ensui< te par le passage en spirale ménagé entre les cuves 103 et la?, pour a- boutir à l'ajutage de sortie 110.-
La cuve intérieure 103 possède une partie en creux 118, afin de
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former réservoir pour retenir une partie importante de la cathode li- quide. Cette partie en creux s'appuie sur la cuve extérieure 107, et @ est,entourée d'une bague métallique de renforcement 119, disposée entre les parois interne et externe de la cuve.
La connexion à la cathode est assurée par des barres 120, conve- nablement reliées à la paroi externe de la cuve, dans la région.de la bague 119. L'anode 102 est entourée d'une sorte de grille en forme de panier 121, supportée par le couvercle 105 de manière isolante par rap- port à lui. Une entrée de courant séparée pour la grille est représen- tée schématiquement en 122, avec un scellement approprié. Entre la face inférieure de la grille et la surface de la cathode liquide, on dispose un écran de forme générale circulaire 123, comportant trois bras 124 é- galement espacés et supportés de manière isolante par rapport à la cu- ve au moyen de supports 125.
Une électrode d'amorçage 126, du type im- mergé, est supportée par un conducteur 127, monté à son tour de manière isolante sur la cuve, au moyen d'une monture 128.
Dans le fonctionnement de cette variante de l'invention, un arc de décharge est établi entre la surface de la cathode et l'anode 102, en formant une tache cathodique sur la surface du mercure, par l'excita- tion de l'électrode d'amorçage 126. L'écran 123, en liaison avec les écrans verticaux de refroidissement 111, divisent l'arc en plusieurs parties, dont le nombre correspond à celui des écrans verticaux, ce qui assure que l'arc se répartit sensiblement sur toute la surface de l'a- node. Les écrans refroidis par l'eau sont ainsi en contact intime avec un volume important de la vapeur ionisée et produisent un contrôle ef- fectif et une réduction de la pression de fonctionnement de la vapeur.
En raison de ce refroidissement de l'arc, et de sa distribution sur tou- te la surface de l'anode, il est possible de diminuer l'espace compris entre la surface de l'anode 102 et la surface de la cathode liquide.
Naturellement, cette diminution de distance diminue la chute de tension dans l'arc. Il en résulte que cette construction s'est révélée très fa- vorable, en particulier pour les redresseurs à courants intenses.
Les écrans 111 offrent également peu de gêne au passage de l'arc, ,
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