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. Dispositifs électriques à vapeur.
L'invention concerne les dispositifs électriques à vapeur, et particulièrement ceux qui ont à subir des vibrations et des chocs.
Dans les applications courantes des dispositifs électri- ques à vapeur, tels que les valves, ceux-ci sont d'habitude men- tés sur des supports relativement stables ou immobiles.. Si, au con- traire, on utilise des dispositifs à vapeur électriques sur des véhicules en mouvement, tels que des locomotives ou des navires, on rencontre de sérieuses difficultés à cause des vibrations ou des chocs qui peuvent être transmis, par les .supports,
aux valves sèmes. Ces vibrations peuvent non seulement attester la stabilité des matières cathodiques, .nais endommager des éléments qui, norma- lement, ne subissent aucun effet dû au fonctionnement.
Par exemple, les scellements pour le maintien de l'isole= ment et du vide peuvent facilement se briser à cause des vibrations
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ou des chocs subis par le véhicule, quand une locomotive bute con- tre une rame de wagons au lorsqu'une mine ou une torpille explose contre la coque d'un vaisseau Non seulement les scellements peu= vent se briser mais Inexpérience à montré que la masse de la partie suspendue de certaines électrodes provoque un déplacement de celles- ci de sorte qu'elles peuvent venir en contact l'une avec l'autre, su avec l'une ou l'autre partie de l'enveloppe, eu bien leurs sien- tures peuvent même lâcher.
On a déjà proposé pour le montage des tiges d'anode dans les dispositifs à vapeur électriques d'utiliser un fourreau épais isolant en mica et verre au plomb et au borate. Cependant, ces dispositifs n'ont pas convenu parce qu'il était pratiquement im- passible d'en réaliser/avec une étanchéité suffisante. On a pro- posé aussi d'employer des scellements verre-métal avec des colliers métalliques relativement minces scellés dans les extrémités de cylindres en verre de manière à former un scellement autour des manchons d'électrodes de dispositifs à vapeur électriques* De tels scellements ne conviennent pas du tout lorsqu'il y a des chocs ou des vibrations.
L'invention part du principe qu'en combinant ces deux ty- pes de scellements ou de manchons, on peut réaliser un scellement et manchon très satisfaisant et résistant aux chocs.
Conformément à l'invention, en utilise un ensemble de manchons relativement stable et mécaniquement résistant servant à maintenir mécaniquement plusieurs électrodes ; le scellement verre- métal est monté de manière élastique à l'intérieur du manchon plus robuste et est protégé par celui-ci, de sorte que le scellement ver- re métal maintient l'étanchéité voulue, tandis que le groupe de manchons maintient les électrodes dans une position fixe voulue.
L'emploi, en parallèle, de scellements mécaniques et de vide a 1' avantage supplémentaire que l'en peut diminuer de beau- coup la longueur totale, parce qu'il n'y a plus de contraintes mé-
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caniques sur l'isolateur de vide
Une forme d'exécution préférée de l'Invention est re- présentée à titre d'exemple au dessin annexé, dont l'unique figu- re est une coupe verticale d'une valve électrique à vapeur confor- me à l'Invention
Le dispositif représente au,dessin a une enveloppe com- posée d'un cylindre 1 entouré d'une chemise de refroidissement appropriée 2 et muni, à ses extrémités, de fonds emboîtés à frot- tement dur 3 et 4.
Le fond inférieur 3 de l'enveloppe porte une coupelle cathodique 5 en forme de cuvette servant à contenir un liquide cathodique à vaporiser 6 tel que du mercure, tandis que le fond supérieur 4 est percé d'une ouverture 7 par laquelle passe une tige d'amenée de courant 1'anode 8 servant à maintenir une anode 9 en relation de fonctionnement avec le bain cathodique 6.
La tige d'anode 8 est portée par un ensemble de scelle- ments et manchons fixé au fond supérieur 4 et à l'extrémité exté- rieure de la tige d'anode 8. De préférence, le manchon mécanique- ment robuste est composé de parties 10 et 11, chaque partie 10 et 11 ayant un corps Isolant 12 qui peut être avantageusement réalisé an une composition de mica et de verre, telle que celle que :'on pe@@ trouver sous le nom de Micalex.
Les corps isolants 12 sont reliés à des bouts ou inser- tions métalliques 14, 15, 16 et 17 fixées de préférence à la com- position mica-verre 12 par une opération de moulage à chaud et, s'il le faut, de façonnage après moulage. L'insertion inférieure 14 a une borne métallique 18 qui vient s'adapter dans l'ouverture 7 du fond supérieur 4 et qui y est fixée mécaniquement, de préférence par soudure.
L'extrémité extérieure de la partie supérieure 11 du man- chon est pourvue d'une insertion métallique 17 ayant une ouverture 19 qui s'adapte de façon relativement serrée sur le bout extérieur de la tige d'anode 8 et y est fixée, d'habitude par soudure. Les
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insertions adjacentes ou intermédiaires 15=16 du manchon mécani- quement résistant sont munies de colliers ou rebords de manière à pouvoir boulonner rigidement ces parties du manchon l'une à l'au= tre.
Quoique le dessin représente des formes préférées pour les insertions 14, 15, 16 et 17, il est clair que ces insertions peuvent avoir toute autre forme appropriée et que l'on peut utili- ser divers types d'attaches pour réunir les insertions intermédiai- res 15 et 16.
La tige d'anode 8 porte une anode 9 de préférence en graphite et avec une face de travail 20 ayant la forme d'un seg- ment de sphère de façon à avoir la plus grande surface travaillan- te pour le plus petit diamètre d'anode 9. L'anode 9 est directe- ment entourée par un écran d'ancde 21, dont la partie travaillante 22 est de préférence en graphite et a une forme sphérique de fa- çon à épouser exactement la forme de la face d'anode 20. Cette par- tie en graphite 22 est percée d'un nombre relativement élevé de petites ouvertures 23 de façon à obtenir la plus grande ouverture possible dans l'écran 21 sans diminuer la résistance mécanique de la partie d'écran 22 plus qu'il ne le faut absolument.
L'écran 21 épouse non seulement la forme de l'anode 9, mais remonte le long de la plus grande partie de la tige d'anode 8 et est soutenu le long du manchon par un support mécanique serrant, sur une ou plu- sieurs des insertions intermédiaires 15 ou 16.
De préférence, on entoure l'anode 9 de plusieurs écrans, trois par exemple, l'écran extérieur 24 étant assez près de l'enve- loppe et étant fixé rigidement par plusieurs isolateurs 25 au fond supérieur 4. Le ou les écrans intermédiaires 26 peuvent aussi être maintenus par les manchons isolants 25 au moyen de pattes 27 fixées aux isolateurs 25.
Tous les écrans 21, 24 et 26 sont pourvus, de préférence, de parties métalliques pratiquement cylindriques et de parties travaillantes sphériques en graphite formant les faces tra-
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vaillantes. L'écran intérieur 21, étant relie directement à une des insertions intermédiaires 15, reçoit simplement son potentiel par l'application sur l'insertion 15 d'une connexion de potentiel 28. Si le manchon isolant a plus de deux parties, un ou plusieurs des écrans intermédiaires 26 peuvent être montés de façon sembla- ble et connectés similairement à une source de courant appropriée quelconque.
L'écran extérieur 24 est relié de préférence à un po- tentiel de commande au moyen d'un manchon isolant 29 traversant une ouverture dans le fond supérieur 4. Evidemment, tous les écrans peuvent être connectés de la même façon..
Un manchon composé, à cause de sa résistance mécanique et de ses surfaces de portée relativement grandes, est capable de maintenir l'anode 9 et l'écran intérieur 21 bien rigidement écartés l'un de l'autre de sorte que la vibration du récipient ne peut pas provoquer de contacts entre l'écran 21 et l'anode 9. De même, la fixation rigide au fond supérieur, par l'intermédiaire de bras de levier relativement courts, des écrans intermédiaire et extérieur 24 et 26 fera qu'aucune vibration ne produira de contacts entre les électrodes.
Afin que le manchon ait l'étanchéité désirée, on place entre le fond 4 et la tige d'ancde 8 des scellements de vide inté- rieurs comprenant des colliers métalliques 30, 31, 35, 36 et des cylindres de verre 50 et 51 scellés entre eux. Le premier de ces scellements a un de ses colliers 30 fixé directement au fond 4 par soudure, l'autre collier 31 du scellement étant soudé hermétiquement à une partie 32 de l'écran d'anode intérieur 21 montant le long de la tige d'anode 8. Ce prolongement de l'écran d'anode 21 sert à protéger les scellements de vide contre les contraintes électro- statiques.
La partie prolongée 32 est soudée hermétiquement à l'in- sertion intermédiaire 15 dans le manchon mécaniquement résistant, et cette partie est arrêtée là de façon que l'on puisse faire une soudure rigide et de benne qualité 33. La partie supérieure 34 du prolongement 32 est alors mise en place et soudée périphériquement.
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La seconde partie du scellement de vide est réalisée entre l'in- sertion intermédiaire 15 et la tige d'anode 8 elle-même, un des colliers métalliques, le 35, étant soudé à l'insertion métalli- que 15 et l'autre collier 36 étant soudé à la tige d'anode 8.
Si l'on veut réduire le manchon à sa longueur minima, la surface extérieure des corps isolant 12 peut être munie de rayures eu rainures, de manière connue, de façon à augmenter la distance à la surface, et l'espace entre le manchon support etle scellement de vide peut être rempli d'un gaz électronégatif eu d'un fluide à rigidité diélectrique élevée.
La cathode est, de préférence, du type à cuvette profon- de, la cuvette 5 ayant un rebord supérieur 39 de forme telle que, lorsque le tube s'incline, la matière cathodique 6 n'est pas pro- jetée hors de la cuvette 5. L'amorçage cathodique se fait au moyen de plusieurs électrodes d'allumage 40, dont une est représentée.
Si on le désire, pn peut prévoir des électrodes d'entretien 41 pour maintenir l'étincelle cathodique pendant un temps déterminé après l'amer cage. La cuvette cathodique 5 a, d'habitude, une sec- tion élargie 42 près de la position normale de travail du mercure de façon que toute matière cathodique qui s'évapore pour fermer la vapeur travaillante du dispositif ne fasse pas baisser le niveau de la matière cathodique 8 dans la cuvette de cathode 5 en-dessous des limites permises.
De préférence, la cuvette cathodique 5 est pratiquement remplie de toile métallique dont les mailles ont une finesse telle que le mercure ne les traverse que lentement et que ces toiles sont pratiquement imperméables à du mercure lancé à grande vitesse.
Un écran ou protection 44 est avantageusement monté directement au-dessus de la cuvette cathodique 5 afin d'empêcher le passage direct de la matière cathodique 6 de la cathode au voisinage immé- diat de 1' anode 9 et des électrodes d'écran 21-24-26. Pour empê-
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cher que le mercure ne mente le 3sr.tij des parois de l'enveloppe, si A
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place un collier d'arrêt entre les régions cathodique et anodique.
Quoique l'écran de cathode 44 soit représenté monté sur la cuvette cathodique 5, il est souvent préférable de monter l'écran de catho- de 44 sur le collier d'arrêt 45 de sorte qu'ils forment une seule construction.
Afin d'empêcher que le tube ne vibre lui-même, une mon- ture 46 est prévue près de la cathode ou sur celle-ci et une se- conde monture est prévue à ou près de l'anode, de sorte que l'en- veloppe elle-même est rigidement fixée et ne peut vibrer.
Dans la construction d'un dispositif conforme à l'in- vention, on exécute un assez grand nombre de montages élémentaires qui sont ensuite réunis pour former une valve complète. Le cylin- dre 1 de l'enveloppe est pourvu d'une chemise à eau 2 et de mon- tures 46 et 47,le collier d'arrêt intermédiaire 45 étant glissé dans sa position définitive et soudé en place. Le fond de cathode 3 est ensuite complètement assemblé avec la cuvette cathodique 5 et ses accessoires, ainsi que les différents isolateurs d'amenée de cou- rant et les supports pour les électrodes d'allumage 40 avec en plus, si on le désire, l'électrode d'entretien 41, et le fond com- plet 3 est glissé à l'intérieur comme un tout et soudé en place.
Les parties 10-il du manchon, signalées ci-dessus, se composent d'insertions métalliques et d'un corps composé formé par moulage à chaud et, si on le désire, façonné au tour pour finir.
Les différents scellements pour le vide, c'est-à-dire, les cylin- dres de verre 50-51 et les colliers métalliques relativement min- ces 30-31, 35-36, sont construits et utilisas comme un tout. Le collier supérieur 31 du scellement de vide inférieur est d'abord soudé à la partie tubulaire 32 de l'écran intérieur 21. Cette par- tie tubulaire 32 est ensuite introduite dans l'insertion métalli- que intermédiaire 15 du manchon mécanique et de préférence soudée en place à l'autogène de façon à réaliser une liaison étanche 33 entre l'écran intérieur 21 et l'insertion intermédiaire 15. Le col-
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lier inférieur 30 escensuite soudé à
l'autogène au bord de l'ou- verture 7 pratiquée dans le fend supérieur 4, de sorte que ce fond et les parties inférieures des manchons mécanique et de scel- lement forment une pièce unique.
La partie métallique 54 qui protège électrostatiquement le scellement de vide supérieur est ensuite soudée en place sur sa périphérie. Si on le désire, la partie 54 peut être évasée pour que sa soudure ne vienne pas empiéter sur la première soudure étan- che 33. Le collier métallique supérieur 36 du second scellement est ensuite soudé à la tige d'amenée de courant 8 qui est ensuite in- troduite dans la partie tubulaire 32 de l'écran intérieur 21 et le collier inférieur 55 est soudé de manière étanche à l'inser= tion métallique 15.
La partis extérieure 11 du manchon mécanique est ensuite glissée sur la tige d'amenée 8 et les parties inter- médiaires attenantes sont boulonnées ou réunies d'autre façon, tandis que l'insertion extérieure 17 est soudée ou autrement fixée à la tige d'amenée 8 De cette manière, l'écran intérieur 21 et la tige d'amenée 8, avec son anode 9, sont pourvus d'un support mécanique direct.
Tout l'ensemble est alors renversé et le rebord supérieur 55 de l'écran extérieur 24 est relié au fond supérieur 4 et, si on le désire, à la borne de potentiel 29. La patte support 27, la partie tubulaire 56 et la partie supérieure 57 de l'écran intermé- diaire 26 sont ensuite mises en place et attachées aux manchons isolants 25. La partie supérieure 58 de l'écran intérieur 21 est alors fixée et soudée rigidement à la partie tubulaire 52 de l'é- cran 21, après quoi l'on attache l'anode 9 à la tige d'anode 8.
La partie cylindrique et la face travaillante 22 de l'écran inté- rieur sont abtachéesà la partie supérieure 58 de l'écran, de pré- férence au moyen d'attaches vissées 60 qui sont en outre soudées par points afin d'éviter un lâchage par vibration. L'écran inter- médiaire 26 est ensuite fixé, avec sa face travaillante, de la mê-
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me manière et on attache finalement l'écran extérieur 24 à sa patte support.
L'ensemble d'anode est glissé comme un tout dans la partie cylindrique 1 de l'enveloppe et soudé de manière élan- che afin d'obtenir un dispositif formant une pièce unique, que l'on peut vider d'air et sceller, si en le désire.
Cette construction donne un dispositif électrique à vapeur, tel qu'une valve redresseuse, dont l'enveloppe est entiè- rement rigide, présente l'étanchéité nécessaire et comporte les supports mécaniques nécessaires pour maintenir les électrodes in- térieures immobiles par rapport à l'enveloppe et entre elles, malgré de violente chocs ou vibrations.
REVENDICATIONS
1.= Dispositif électrique à vapeur à l'épreuve des chocs comprenant une enveloppe métallique percée d'une ouverture par laquelle passe une tige d'anode, portant l'anode, caractérisé par un isolateur mécaniquement résistant attaché à l'enveloppe et à l'extrémité extérieure de la tige d'anode, et un scellement verre- métal étanche monté élastiquement entre l'enveloppe et la tige d'anode.