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Scellement hermétique.
L'invention concerne un procédé de scellement her- métique entre un tube vitreux et une pièce métallique en forme de dé, un procédé de fabrication de tubes à décharge com- portant une enveloppe en quartz, par exemple des lampes à vapeur de mercure à haute pression, ainsi qu'un objet com- portant un tube en matière vitreuse scellé à un dé métallique.
Les lampes à vapeur de mercure à haute pression ont une forte intensité lumineuse; leur consommation peut attein- dre plusieurs kilowatts et dans ce cas, la pression de la va- peur peut atteindre plusieurs atmosphères.
Certaines lampes de ce type comportent une enveloppe à partie sphérique munie d'au moins un col affectant la forme d'un tube dans lequel se place une électrode et la traversée
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hermétique est assurée par un certain nombre de feuilles de molybdène, disposées en parallèle, qui sont scellées dans le quartz du tube.
L'invention fournit entre autres une forme de cons- truction plus simple de cette traversée.
Suivant l'invention, le tube vitreux comporte un repli ou creux annulaire longitudinal qui débouche à l'intérieur du tube, tube qui est scellé à un dé métallique dont le bord effi- lé s'introduit dans le creux, le scellement entre ce tube et la partie effilée s'effectuant en amenant la pression régnant dans le tube à une valeur inférieure à la pression atmosphérique, en chauffant les parois du creux des deux côtés de la partie effilée d'une manière telle que ces parois s'agglutinent à ces bords sans déformer ceux-ci.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressor- tent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 montre partiellement en coupe, partielle- ment en vue, un tube à décharge conforme à l'invention.
La fig. 2 montre, en perspective, les divers organes dont est constitué le scellement conforme à l'invention.
La Fig. 3 montre, partiellement en vue et partielle- ment en coupe, le tube utilisé.
La fig. 4 montre, aussi partiellement en vue et par- tiellement en coupe, un autre tube qui intervient dans l'exé- cution du procédé.
La fig. 5 montre les diverses parties du scellement avant leur assemblage.
La fig. 6 montre en coupe une variante de cette forme ,de réalisation.
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La lampe représentée sur la fig. 1 est un tube à dé- charge du type travaillant sous pression de vapeur trèq élevée ; elle comporte une enveloppe sphérique en quartz munie de deux scellements quartz-métal ; scellements sont effectués dans des cols ou des tubes 2 et 3, situés dans le prolongement l'un de l'autre. Ces cols sont identiques et les conducteurs de traversée sont des tiges de tungstène 4 et 5 qui portent, à l'intérieur de la lampe, les électrodes 6 et 7. Les tiges 4 et 5 dépassent les cols pour connecter la lampe à la source d'éner- gie.
Les électrodes 6 et 7 se trouvent près l'une de l'au- tre et en regard l'une de l'autre dans l'enveloppe qui est rem- plie d'un mélange gazeux ionisable contenant un gaz d'amorçage tel que l'argon et une quantité suffisante de mercure pour four- nir, en régime, une vapeur sursaturée à une pression de quel- ques atmosphères. La pression de la vapeur peut atteindre environ 20 atm. pour une consommation d'environ 10 kw.
Pour permettre la conduction du courant correspondant à cette consommation, la section des tiges de tungstène 4 et 5 doit être si grande qu'il devient impossible d'y sceller direc- tement le quartz.
Le scellement est réalisé à l'aide de dés 8 en un métal à point de fusion élevé, par exemple du tungstène ou du molybdène, qui, dans les tubes 2 et 3 entourent les tiges 4 et 5. Ces dés,qui présentent des bords effilés 9, sont scellés hermétiquement à ces tiges. Le quartz est relié tant à l'exté- rieur qu'à l'intérieur de ces bords; les tubes entourent sans jeu les dés 8 et les tiges 4 et 5 de manière à supporter ces organes.
Comme le montrent nettement les figs. 2 et 5, à par- tir de l'endroit ou le dé 8 est scellé au quartz, ce dé et la partie de la tige 4 comprise entre le dé et le tube sont entourés
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d'une feuille de molybdène 10 qui fait office de coussin entre le tube de quartz et les parties précitées du dé et de la tige.
Cette feuille de revêtement, dont l'épaisseur est fortement exa- gérée sur le dessin, empêche le quartz d'adhérer aux parties épaisses pendant la réalisation du scellement et empêche le bris.
Une partie ou pièce de séparation métallique 11 dis- posée dans le dé 8 remplit le même office en empêchant le quartz de pénétrer dans la partie épaisse du dé pendant le scellement.
La fig. 6 montre une variante de cette forme de cons- truction. Elle offre l'avantage que la périphérie de la pièce cylindrique 11, qui est appliquée contre la paroi intérieure du dé, peut supporter cette dernière pendant les traitements qui seront décrits par la suite.
De ce fait, la seule partie du conducteur qui est scel- lée au quartz est la partie annulaire effilée 9 qui est si min- ce que le quartz peut y adhérer tant à l'intérieur qu'à l'ex- térieur sans danger de bris.
Pour la réalisation du scellement, on utilise un dé 8 constitué par exemple de molybdène. La partie incurvée fer- mée comporte une ouverture 12 dans laquelle s'adapte la tige 4.
La paroi tubulaire peut avoir par exemple un diamètre intérieur de 15 mm. et une profondeur de 21 mm. L'épaisseur de la partie affilée peut être au bord de 0,03 à 0,25 mm. et à une distance de 6 mm. de ce bord, elle peut être de 0,4 à 0,05 mm. Les di- mensions maxima mentionnées sont critiques ; dimensions plus grandes pourraient provoquer le bris du quartz.
La partie 11, munie d'une bride 13, est aussi en mo- lybdène; elle a par exemple une longueur de 9 mm; dans le cas
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représenté sur les figs. 1 et 5, on utilise une partie cylin- drique à diamètre extérieur de 9 mm. La bride a un diamètre légèrement inférieur à 15 mm. et s'adapte donc dans le dé avec un certain jeu. La tige de tungstène 4 a un diamètre d'environ 6 mm. et s'adapte avec un certain jeu dans les piè- ces 8 et 11.
Ces pièces sont soudées au platine, de préférence de la manière décrite en détail dans la demande de brevet de même date déposée par la demanderesse pour: "Objet comportant deux parties soudées en métaux du groupe tungstène et molybdène".
Elles sont ensuite minutieusement nettoyées et on y applique la feuille métallique 10. Le revêtement est constitué par deux couches de feuille de molybdène, d'une épaisseur d'environ 0,3 mm. L'une des feuilles affecte la forme d'une collerette 10' qui s'adapte autour de la partie incurvée du dé 8. Cette collerette entoure la soudure entre la tige et le dé jusqu'à une distance de 7,5 mm du bord effilé 9.
Cet ensemble de pièces métalliques est introduit dans deux tubes de quartz 14 et 15 qui sont représentés sur les figs. 3 et 4.
A l'une de ses extrémités, le tube 14 est constitué de trois parties coaxiales 16, 17 et 18, qui se recouvrent de la manière représentée sur les figs. 3 et 5. Les tubes 17 et 18 constituent un repli ou creux longitudinal qui débouche à l'intérieur du tube et dans lequel se loge la partie effilée du dé.
La paroi du tube 15, qui entoure l'extrémité inté- rieure de la tige 4, comporte une partie épaisse 19 et une partie plus mince 20, ainsi qu'une bride 21 qui s'adapte dans
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la partie 18 du tube 14. Entre les paeties 19 et 20 se trouve une partie sphérique 22.
Les pièces sont assemblées de la manière montrée sur la fig. 5 puis on introduit, par les extrémités des tubes 14 et 15, un gaz non oxydant, par exemple un mélange d'azote et d'hydrogène. Ce gaz empêche l'oxydation des parties métalli- ques pendant le chauffage. Il s'échappe par la fente qui subsiste entre la bride 21 et le tube 18.
Ces parties sont fortement chauffées de l'extérieur et le gaz qui s'échappe empêche la pénétration des produits de la combustion jusqu'au moment où les parties sont suffi- samment amollies; la pression du gaz est alors ramenée à une valeur légèrement supérieure à la pression atmosphérique et les tubes 14 et 15 se scellent l'un à l'autre.
Pendant que le gaz continue à circuler dans les tubes, on refroidit l'ensemble et on pratique le vide ; parties métalliques sont ensuite chauffées par un champ à haute fréquen- ce pour évacuer les oxydes éventuellement formés. L'ensemble peut alors être refroidi et être scellé, à l'état de vide, aux deux extrémités comme l'indiquent les pointillés 23 et 24 sur la fig. 5.
On dirige un chalumeau sur l'assemblage des tubes 17 et 18 qui entourent la partie effilée 9 jusqu'à ce que ces tubes s'agglutinent des deux côtés de la partie effilée et forment avec cell-ci un assemblage hermétique. Les deux tubes doivent être chauffés de la même manière, car la partie effilée se fissurerait si le tube 17 s'amollissait le premier et elle se contracterait si le tube 18 s'amollissait avant le tube 17.
La feuille appliquée sur le dé et la bride 13 de la partie 11 empêchent le quartz d'adhérer aux parties épaissies du dé. Le scellement hermétique s'effectue à l'extérieur, sur une bande d'environ 7,5 mm. de largeur et à l'intérieur sur
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une bande d'environ 9 mm de largeur, de sorte que la fermeture s'effectue sur une bande d'une largeur totale d'environ 16,5 mm.
Cet assemblage hermétique étant réalisé, on chauffe le quartz qui enveloppe la partie du dé 8 et la tige 4 entourés de feuille métallique en commençant par le dé pour les mettre en contact intime avec la feuille 10 et obtenir ainsi un sup- port mécanique pour les parties métalliques. La feuille 10 empêche le quartz d'adhérer aux parties recouvertes. On re- froidit de nouveau l'ensemble et on coupe les parties en excès du tube de quartz, puis on prévoit une séparation à l'endroit le plus large de la partie sphérique 22. La bride ainsi obte- nue sert à sceller la partie centrale de l'enveloppe de la manière montrée sur la fig. 1.
La cathode 6 du tube à décharge est constituée par l'extrémité intérieure de la tige 4, qui affecte une forme conique, et qui est imprégnée d'un métal émetteur d'électrons, par exemple du thorium. L'anode 7 est constituée par un dis- que de tungstène qui est soudé sur la tige 5.