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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY DISPOSITIFS A DECHARGE ELECTRONIQUE.
La présente invention concerne des redresseurs électroniques et des circuits redressant les deux alternances, et concerne notamment, mais non exclusivement un type de tube convenant à des redresseurs miniaturs, ou à d'autres cas où la dissipation d'anode est relativement grande.
On connait des redresseurs des deux alternances comprenant deux diodes assemblées dans une même enveloppe, et les deux cathodes fonctionnant ordinairement à la même tension ; assezcouramment une seule cathode sert pour les deux diodes, deux anodes distinctes étant prévues. Dans le circuit redresseur classique, les anodes sont à un potentiel alternatif élevé, à des phases opposées, et les cathodes sont généralement à un haut potentiel positif.
Il est donc nécessaire d'isoler le circuit de chauffage de cathode pour suppor-
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ter la tension qui peut prendre nais8anc.6r,eH[tre''J(B. cathodes et la ,5,: .'", 'i<N
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terre, et on réalise cela soit en isolant de façon convenable les éléments de chauffage eux-mêmes, soit en les alimentant depuis une source convenablement isolée telle qu'un enroulement isolé d'un transformateur, soit des deux façons à la fois.
Des redresseurs de puissance de ce genre ont une dissipation d'anode considérable, et les anodes sont souvent munies d'ailettes de refroidissement à l'intérieur de l'enveloppe pour les maintenir à, une température raisonnable pendant le fonctionnement. Dans le cas où l'on doit tenir compte de l'encombrement,, on a constaté qu'il était difficile de réduire suffisamment les dimensions de ces redresseurs par suite de la nature volumineuse des arrangements de refroi- dissements.
On a réalisé des redresseurs à une seule alternance dans lesquels l'anode est une partie de l'enveloppe, ce qui permet d'utiliser des moyens de refroidissements extérieurs, mais, comme dans les arrangements classiques l'anode fonctionne sous une tension a,lter- native élevée, une anode extérieure présente des inconvénients évidente.
La réalisation de deux anodes à haute tension de ce genre pour un tube redressant les deux alternances présente des difficultés considérables.
On a, constaté que toutes ces difficultés peuvent être évitées, et que l'on peut construire des tubes redressant les deux alternances de petites dimensions en réalisant le redresseur avec une anode commune, mais avec des cathodes séparées, et en modifiant les arrangements de circuit de telle sorte que l'anode commune fonctionne au potentiel de la masse.
Ainsi l'anode commune comprendra de préférence un disque métallique scellé dans l'enveloppe du tube redresseur, des plaques de prolongement ou analogues disposées près des cathodes étant solidaires de ce disque, formant les surfaces anodiques qui collectent les électrons venant des cathodes, et pouvant également constituer des écrans séparant les cathodes l'une de l'autre, l'arrangement étant par exemple analogue au tube à anode
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en forme de disque scellé bien connus.
Par suite, l'invention prévoit un tube redresseur électronique comprenant une enveloppe, plusieurs cathodes émettant des électrons isolées l'une de l'autre et enfermées dans cette enveloppe et une seule anode commune à toutes ces cathodes.
L'invention prévoit aussi un arrangement de circuit électrique pour redresser une tension alternative polyphasée, comprenant un tube redresseur électronique ayant plusieurs cathodes isolées émettant des électrons et correspondant respectivement aux phases, et une anode commune à toutes ces cathodes, des moyens pour appliquer entre chaque cathode et un point neutre, une tension alternative de la phase correspondant à cette cathode, et des moyens pour connecter une charge à courant continu entre ladite anode et ledit point neutre.
L'invention sera décrite en relation..avec les dessins annexès dans lesquels :
Les figures 1 et 2 sont des schémas de deux circuits redresseurs incorporant des caractéristiques de l'invention;
La figure 3 est une vue latérale d'un tube électronique redresseur mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention;
La figure 4 est une vue en plan du disque anodique de la figure 3;
Les figures 5 et 6 représentent des variantes du tube de la figure 3 ; La figure 7 est un arrangement préféré des broches du tube.
La figure 1 représente un schéma d'un arrangement redressant les deux alternances et incorporant des caractéristiques de l'invention. Un tube redresseur V en forme de double dbde a une seule anode A et deux cathodes Cl et C2 avec leurs éléments de chauffage isolés H1 et H2. Ce tube est représenté de façon absolument schématique et les cathodes ne sont pas nécessairement disposées de part
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et d'autre de l'anode. Un transformateur d'énergie T a un enroulement primaire F connecté, comme on l'a indiqué, à une source monophasée de courant alternatif, et un enroulement secondaire à prise médiane SO dont les extrémités sont connectées respectivement aux cathodes Cl et C2. Deux enroulements secondaires supplémentaires Sl et S2 sont connectés respectivement aux éléments de chauffage Hl et H2.
La tension redressée est prise aux bornes 1 et 2 reliées respectivement à l'anode A et à la prise médiane de l'enroulement S, La borne 1 sera la borne négative et sera de préférence reliée à la masse, comme on l'a représenté, de sorte que l'anode A sera au potentiel de la masse. Des filtres convenables (non représentés) peuvent être connectés entre les bornes 1 et 2 et la charge, selon la pratique usuelle.
On voit que dans cet arrangement le potentiel de cathode peut s'élever à une valeur égale à la somme des potentiels alternatif et continu. Les cathodes doivent donc être très bien isolées de la terre. Comme il est souvent difficile de réaliser un isolement entre les cathodes et leurs éléments de chauffage respectifs lorsque ceux-ci sont portés à une tension aussi élevée, chaque élément de chauffage est de préférence alimenté par un courant venant d'un enroulement de transformateur distinct, isolé de façon convenable.
Cela permet de relier chaque cathode à son élément de chauffage, et permet également d'utiliser des cqthodes à chauffage direct2 Si cependant les éléments de chauffage sont isolés de façon satisfaisante de leurs cathodes respectives, ils peuvent être chauffés tous deux par un seul enroulement de transformateur, soit en série, soit en parallèle, ou par une autre source qui ne sera pas nécexsairement isolée de la masse.
On remarquera qu'on devra de préférence prévoir des moyens pour éviter une communication entre les électrons d'une cathode et l'autre cathode. Une façon de réaliser cela est de placer les
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cathodes de part et d'autre de l'anode, de la manière représentée schématiquement sur la figure 1 . Une autre méthode consiste à interposer entre les deux cathodes un prolongement de l'anode agissant comme écran, ou à enfermer les cathodes dans des tubes ou boites métalliques distinctes, connectés l'un à l'autre ou fixés à une plaque métallique commune.
Un autre expédient encore est d'enlever la matière activée des surfaces adjacentes des deux cathodes de sorte qu'aucune des deux n'émette d'électrons sur la surface disposée vis-à-vis de l'autre cathode.
Les mêmes principes exactement sont applicables à un redresseur polyphasé. Une cathode distincte est prévue pour chacune des phases, et toutes ces cathodes fonctionnent avec une anode commune.
La figure 2 montre comment le circuit peut être disposé dans le cas d'un redresseur triphasé. Le tube redresseur V a une seule anode A et trois cathodes distinctes C1, C2 et C3 avec leurs éléments de chauffage isolés correspondants H1, H2 et H3 . On n'a représenté que les trois enroulements secondaires W1, W2 et W3 du transformateur triphasé connecté à une alimentation triphasée; ils sont disposés en étoile, les pointes de l'étoile étant connectées respectivement à C1, C2 et C3. Les bornes 1 et 2 de la tension redressée sont connectées respectivement à l'anode A et au point commun des trois enroulements secondaires, et la borne 1 est de préférence reliée à la masse, comme on l'a représenté.
Les trois éléments de chauffage H1, H2 et H3 peuvent être connectés à des enroulements secondaires supplémentaires isolés du transformateur triphasé ( non représentés ), ou s'ils sont isolés convenablement, ils peuvent être tous alimentés par un enroulement commun ou une autre source commune.
Pour éviter le transfert direct d'électrons entre les cathodes, des plaques de prolongement telles que celles qui sont indiquées en A1 et A2 peuvent être fixées à l'anode A pour former écran entre chaque cathode et sa ou ses voisines. Ainsi chaque cathode n'enverra
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d'électrons sensiblement qu'à l'anode.
Il est évident qu'un tube redresseur pour un nombre de phases quelconque supérieur à trois peut être disposé de façon analogue. Les enroulements secondaires de sortie correspondant aux phases seront reliés à un point commun qui sera connecté à la borne positive de sortie et les autres extrémités de ces enroulements seront connectés respectivement à un nombre correspondant de cathodes disposées dans le tube V, dont l'anode commune sera connectée à la borne négative de sortie, et sera également de préférence reliée à la masse.
La figure 3 représente une forme préférée de construction d'un tube redresseur ayant deux cathodes, et pouvant être utilisé dans le circuit de la figure 1 . Sur la face supérieure d'un disque 11 en cuivre ou en un autre métal convenable est scellé un dôme de verre 12, et sur la face inférieure de ce disque est scellée de même une coupelle de verre 13 ayant un disque de base en verre 14 portant un certain nombre de broches ou tiges 15 qui le traversent et y sont scellés.
Sur ces broches est monté, comme on l'a indiqué, au moyen de fils 16 et 17 ou de toute façon convenable, un ensemble comprenant deux lames de mica 18 et 19 portant les deux cathodes 20 et 21 à l'intérieur desquelles les éléments de chauffage ( indiqués en traits interrompus ) sont fixés de façon appropriée. Les cathodes et les éléments de chauffage sont connectés par des fils convenables aux broches 15 correspondantes comme on l'a indiqué.
Des plaques de prolongement d'anode 22, 23 et 24 sont soudées, fixées par points, ou fixées rigidement d'autre façon sur le disque 11 et sont placées dans des fentes des plaques de mica 18 et 19 . La vue du disque 11 représentée sur la figure 4 indique comment ces plaques apparaissent en plan. Un porte-getter 25 est placé dans le dôme 12 ( figure 3 )et est fixé au disque 11 . Le tube est enfin vidé et fermé à la pointe 26 .
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Le tube peut être construit sensiblement d'une façon analogue à celles décrites dans la demande de brevet sus-mentionnée.
Ainsi, le disque 11 auquel sont déjà fixées les plaques 22, 23 et 24 est d'abord scellé en dôme 12, et le porte-getter est introduit par la fonte 27 ( figure 4 ) ménagée sur le disque dans ce but, et soudé dans le petit trou 28 . L'ensemble des cathodes est monté dans la coupelle 13, et les deux parties sont alors rapprochées de façon que les plaques de prolongement d'anode entrent dans les fentes de mise en position correspondantes des lames de mica 18 et 19, et on fait enfin le scellement entre la coupelle 13 et le disque 11 .
On enlève alors les gaz, on fait le vide dans le tube et on chauffe le getter, et ensuite on peut fermer le tube à sa pointe 26 .
La figure 5 montre en coupe une variante dans laquelle on dispose deux plaques de prolongement d'anode fixées au disque 11, la section étant faite approximativement au milieu de la distance entre les lames de mica 18 et 19 de la figure 3 . Les deux cathodes 20 et 21 sont placées côte à côte entre les deux plaques d'anode 29 et 30, et une séparation formant écran 31, reliée aux plaques d'anode, est placée entre elles. Les lames de mica 18 et 19 auront évidemment des fentes de mise en position appropriées à la forme modifiée des plaques de prolongement d'anode.
Si les surfaces adjacentes des cathodes 20 et 21 ne sont pas recouvertes d'une substance émissive, la séparation formant écran 31 peut être supprimée si on le désire. Cette séparation n'a pas non plus besoin d'être solidaire du disque ou des plaques d'anode, mais il est désirable qu'elle y soit connectée.
Dans les arrangements décrits en relation avec les figures 3 ou 4, les trajets de fuite entre les cathodes et l'anode peuvent être assez courts et pour éviter cela les plaques de prolongement d'anode peuvent comporter une partie rentrante. Ainsi la figure 6 montre par exemple comment les plaques de la figure 5 peuvent être disposées. La figure 6 est une vue latérale de l'ensemble tel qu'il
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serait vu du côté droit de la, figure 5 . Par suite de la forme des plaques 29 et 30, elles font de préférence partie de l'ensemble in- férieur, et sont mises en place dans les lames de mica avant que les deux parties du tube soient rapprochées pour le scellement final.
Les extrémités supérieures de ces plaques sont munies de languettes appropriées qui pénètrent dans des fentes de fixation en 32 et 33 dans le disque 11, et y sont soudées pendant l'achèvement du tube.
La séparation 31 peut être primitivement fixée au disque 11 ou aux plaques 29 et 30, comme cela est le plus pratique, mais doit être assez longue pour former écran entre les deux cathodes sur toute leur longueur. On doit ménager dans les lames de mica 18 et 19 des fentes offrant un jeu relativement grand pour éviter de raccourcir le trajet de fuite. Comme dans le cas de la figure 6 les lames de mica auront probablement une forme presque carrée, il peut être désirable de prévoir quatre fils de support aux coins, deux de ces fils étant indiqués en 34 et 35
La réalisation qui a été décrite en relation avec les figures 3 à 6 est particulièrement appropriée pour des tubes redresseurs miniature, et pour des tubes de ce genre on peut utiliser un culot de verre 14 standard, à sept broches.
Ce culot est représenté en plan sur la figure 7 où les sept broches sont repérées avec les mêmes lettres a à g que sur la figure 3 .
Les connexions des deux cathodes et de leurs éléments de chauffage seront de préférence celles qui sont indiquées sur les figures 3 et 7 . La broche d n'est pas reliée, et cet arrangement donne la meilleure séparation pour des broches ayant entre elles une grande différence de potentiel.
Selon la pratique commune, lorsqu'on utilise une borne en forme de disque, le disque anodique 11 sera de préférence serré ou inséré entre deux bagues ou plaques métalliques relativement lourdes faisant un très bon contact thermique, de sorte que l'évacuation de la chaleur de l'anode est très rapide. De cette manière on peut
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réaliser un très petit tube redresseur qui en même temps dissipe une grande quantité de chaleur. Les bagues ou plaques métalliques de serrage peuvent faire partie d'un boitier métallique enfermant le tube, et l'on peut disposer des ailettes de refroidissement sur l'extérieur du boitier, si on le désire.
Le boitier peut être connecté à la broche d inutilisée du culot, ou il peut être muni d'une broche centrale à clavette comme indiqué en h sur la figure 7 pour connexion à un support correspondant qui peut être relié à la masse pour mettre le boitier à la terre. Si l'on désire isoler électriquement l'anode du boitier, le disque 11 peut être connecté électriquement, à l'intérieur du tube, à la broche d, et le boitier à la broche h, et on peut interposer de minces lames de mica entre le disque et les bagues ou plaques de serrage. Cela donnera l'isolement électrique désiré tout en donnant encore un bon transfert thermique entre le disque et le boitier.
Comme on l'a expliqué dans la demande de brevet sus-mentionnée, il est particulièrement avantageux d'assembler le porte-getter 25 dans le compartiment supérieur du tube, puisque le disque formera écran entre lui et les cathodes, et que par suite il n'y aura pas de danger de détériorer les cathodes par la substance du getter. Cependant, si on le désire, le getter peut être disposé de façon convenable dans la partie inférieure de la coupelie 13, et si le disque 11 est formé d'un métal tel qu'un des alliages cobalt-nickel-fer, approprié à être scellé au verre sur une face seulement, on peut supprimer le dôme 12, de sorte que le disque 11 forme alors le moyen de fermeture de l'enveloppe.
Selon une variante, les cathodes peuvent être placées de part et d'autre du disque 11, auquel cas le dôme 12 sera remplacé par une coupelle semblable à 13 portant un disque, le porte-getter étant disposé de façon convenable dans l'une des coupelles. De plus, il est évident que plus de deux cathodes isolées l'une de l'autre et fonctionnant toutes en liaison avec le disque anodique 11,
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peuvent être disposées d'un. côté ou de part et d'autre du disque, par simple extension des arrangements qui ont été décrits dans le cas où il n'y a que deux cathodes.
Bien que pour les raisons données on préfère la forme de tube ayant un disque anodique scellé à l'enveloppe, il n'est pas nécessaire de la fabriquer de cette façon pourvu qu'une anode commune soit prévue pour toutes les cathodes distinctes. Par le terme " anode commune ", on entend soit un élément entier soit une simple électrode pour toutes les cathodes, soit un certain nombre d'anodes qui peuvent être distinctes dans la construction, mais qui sont reliées électriquement entre elles par des fils ou conducteurs convenables de telle sorte qu'elles soient nécessairement toutes au même potentiel.
Bien que l'enveloppe du tube soit généralement en verre, la même méthode de construction peut être appliquée en quartz ou à. d'autres produits analogues que l'on peut travailler après ramollissement ou fusion par la chaleur.