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"PROCKDE DE REMPLISSAGE DB TUBES DB THERMOSTATS"
La présente invention est relative à la fabrication de thermostats du type général dans lequel une colonne de li- quide sensible à l'action de la température est contenue dans un tube de verre.
L'invention est relative principalement à un procédé perfectionné de remplissage des tubes de thermostats an moyen d'un liquide sensible à l'action de la température, de nature
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fortement oxydable. Ce procédé comporte une série d'opérations grâce auxquelles on peut remplir simultanément un certain nom- bre de tubes de thermostats, le liquide étant maintenu complè- tement à l'abri de l'atmosphère et d'autres agents oxydants pendrai le remplissage des tubes.
Les colonnes sensibles à l'jction de la température, pour les thermostats du type général ci-dessus, sont en général constituées par du mercure étant donné que ce liquide métalli- que est bon conducteur de l'électricité et possède d'autres qualités qui conviennent pour cette utilisation. Toutefois le thermostat à colonne de mercure n'est pas entièrement satisfai- sant pour son utilisation dans beaucoup de cas, car le point de congélation du mercure (-39 ) oblige, lorsque l'on utilise le thermostat à des températures inférieures au point de congé- lation du mercure, à prévoir des moyens servant à appliquer des quantités fixes de chaleur auxiliaire sur le tube du tner- mostat.
Cette façon de faire ne donne pas complètement satis- faction car il est difficile de régler exactement la quantité de chaleur appliquée, aux différentes températures mesurées.
De manière à remédier aux inconvénients ci-dessus des thermostats à colonne de mercure, on a fait un amalgame de thallium contenant 8,73% de thallium en poids. Bien que cet amalgame ait un point de congélation de -59 au lieu de -39 pour le mercure, l'amalgame présente d'autres inconvé- oients. Toutefois son inconvénient principal semble être sa nature fortement oxydable. Du fait de ce lle-ci, il est nécessai- re demaintenir le thallium isolé de l'atmosphère. L'oxydation est un inconvénient particulier de l'amalgame étant donné que la aercure contenu dans l'dmalgame détache l'oxyde revêtant le thallium et, par suite, réexpose le thallium à l'atmosphère en provoquant une nouvelle oxydation.
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Si l'on charge un tube thermostatique avec un amal- game de thallium contenant de l'oxyde de thallium, le tube pré- sente rapidement un revêtement intérieur d'oxyde qui, non seu- lement fait que l'amalgame colle au tube, mais encore qu'il recouvre les contacta en gênant le fonctionnement des commandes électriques du thermostat. En outre, les erreurs produites peuvent varier à différents moments dans le même thermostat.
En conséquence, il est important que l'amalgame ne contienne absolument pas d'oxyde avant de l'enfermer dans le tube du thermostat.
En conséquence, la présente invention vise particu- lièrement un procédé simplifié de remplissage de tubes de ther- mostats avec un amalgame de thallium qui est complètement isolé de tous les agents oxydants et dans lequel on évite que de l'humidité pénètre dans les tubes et dans le récipient conte- nant les tubea lors du remplissage, de sorte que le thallium ne donne pas de réaction résultant de la présence de l'air ou de l'humidité.
Conformément à la présente invention, après avoir soigneusement raffiné l'amalgame de thallium et l'avoir lavé en le faisant passer dans de l'alcool méthylique anhydre pour en enlever l'eau et en le faisant passer dans le liquide de lavage, par exemple une solution diluée d'acide sulfurique (à environ 15;;), on emmagasine l'amalgame purifié dans un récipient approprié sous une couche d'acide sulfurique dilué de aorte qu'il est prêt à être utilisé.
Les tubes de thermostats à remplir comportent à une extrémité une ou plusieurs ampoules servant à contenir l'amal- gamesensible à l' action de la température et descontacta convenablement espacés situés dans l'intérieur dutube et aux-
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quels aboutissent desfila. Lesébauches de tubes sont un peu plus longues que le tube terminé et elles ne sont ouvertes qu'à leurs extrémités supérieures.
La première opération du procédé selon l'invention consiste à placer un certain nombre d'ébauches de tubes dans un récipient ou elles sont traitées de manière à en enlever toute l'humidité et l'air atmosphérique. On met ces tubes dans le récipient avec leurs extrémités ouvertes voisines du fond du dit récipient et, dans ce dernier, alors qu'il est ou- vert, on envoie en grand de l'azote de façon à en enlever au- tant que possible d'air atmosphérique sans faire le vide.
Une fois que le récipient et les tubes qu'il con- tient sont complètement remplis d'azote et pendant que l'on continue à y en envoyer, on fait arriver dans le récipient une certaine quantité d'ammalgeme de thallium. De préférence, on maintient cet amalgame dans une chambre auxiliaire ou dans une partie de la chambre principale de façon qu'à ce moment, il ne ferme pas les extrémités ouvertes des tubes. On fait alors le vide dans le récipient pour en enlever l'azote. Pen- dant ce temps, on chauffe l'extérieur du récipient de façon à vaporiser et expulser toute l'humidité contenue dans le réci- pient et dans les tubes. Lorsque l'on a bien fait le vide dans le récipient, on fait arriver l'amalgame de thallium qui y est contenu à l'endroit voulu pour recouvrir les extrémités ouvertes des tubes.
Ceci peut se faire en modifiant la posi- tion du récipient de façon que les tubes soient en position verticale avec leurs extrémités ouvertes pénétrant dans la masse de l'amalgame. On fait arriver de nouveau de l'azote dans la récipient de manière à y faire régner intérieurement une pression égale à la pression atmosphérique d'où il résulte,
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par suite de la différence de pression à l'extérieur et à l'intérieur des tubes, que l'amalgame de thallium pénètre dans tous les tubes contenus dans le récipient de traitement et les remplit complètement.
Une fois les tubes remplis d'amalgame, on ouvre le récipient tout en continuant à y faire passer de l'azote et on en enlève les tubes individuellement. On chauffe immédiate- ment les extrémités des tubes à une température de fusion et on les pince de manière à fermer complètement les tubea. Après scellement de l'extrémité du tube, en continue à le chauffer jusqu'à ce que le verre devienne un peu plastique ce qui fait que la pression de vapeur interne fait dilater le verre fondu et forme ainsi une ampoule auxiliaire à l'extrémité supérieure du tube.
Une fois cette ampoule auxiliaire formée et après refroidissement du verre, on fait couler l'amalgame en excès dans le tube dans cette ampoule auxiliaire jusqu'à ce que la partie principale dutube ne contienne que la quantité d'amal- game suffisante pour venir toucher le fil de contact supérieur lorsque le thermostat est soumis à une température déterminée.
Le tube est alors prêt à être coupé à la longueur voulue. Ceci se fait en chauffant le tube à une température de fuaion à l'endroit voulu au-dessus du fil de contact supérieur et en pinçant le tube pour le fermer. Ce scellement donne une chambre de dilatation appropriée au dessus de ce fil de contact supé- rieur et ferme complètement les deux parties du tube en sé- parant ainsi de la partie principale du tube son extrémité contenant l'amalgame enexcès.
On a représenté un type d'appareil ayant fait ses preuves, permettant d'effectuer lea différentes opérations ci- dessus, sur les dessins annexés dana lesquels :
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La figure 1 est une vue de côté de l'appareil re- présentant en coupe le réservoir d'alimentation en amalgame et, en élévation, un récipient de traitement des tubes, contenant plusieurs de ceux-ci et disposés en position inclinée initiale.
La figure 2 est une vue analogue de l'appareil , représentant une autre opération suivant laquelle l'amalgame arrive dans une chambre auxiliaire du récipient de traitement et on chauffe le récipient pendant que l'on y fait le vide.
La figure 3 est une vue de face, partiellement en coupe et partiellement en élévation, de l'appareil des figures 1 et 2, mais représentant le récipient mis en position verti- cale.
La figure 4 est une vue de côté du récipient, par- tiellement en coupe, représentant la position de la chambre pendant l'opération de remplissage des tubes.
La figure 5 représente un tube rempli d'amalgame et avant que l'amalgame eo excès ait été retiré de la masse prin- cipale du tube.
La figure 6 représente le tube de thermostat à l'état terminé.
En quelques mots, on peut dire que l'appareil com- porte un récipient 10 servant à recevoir les tubea de thermos- tat à remplir, un bâti 11 sur lequel pivote ce récipient , une chambre d'emmagasinage 12 pour l'amalgame de thallium, une source d'alimentation 13 en azote et un dispositif 14 (fig.3) servant à faire le vide.
De préférence, le récipient 10 est en verre, du type d'une grande éprouvette. Un bouchon en caoutchouc 15 ferme l'extrémité supérieure du récipient et il est muni d'un robi- net de purge 16 que l'on peut ouvrir et fermer à volonté. Près de l'extrémité inférieure du tube 10, deux bras creux 17 et 18
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assurent la communication avec la chambre intérieure 19 du récipient: 10, contenant les tubes, et ils sont dirigée vers l'extérieur sur les cotés opposés de celui-ci, de manière à former en même temps pivot. Ces bras 17 et 18 portent sur des parties coudéea 20 de deux bras de support 21 fixés sur un montant 22 du bâti 11.
Du fait de ce montage à pivot du réci- pient 10, on peut l'amener enposition inclinée, représentée sur les figures 1 et 2 dans laquelle l'extrémité supérieure du récipient porte sur une butée 23 du bâti. Lorsque le réci- pient 10 tourne sur son pivot 17. 18 pour venir en position verticale, son extrémité supérieure est prise élastiquement pur une pince 24, comme on lo voit sur les figures 3 et 4.
Le bras creux 18 est relié par une conduite 26 à une pompe à vide 14. Dans la conduite 26, se trouve un robinet 27 permettant d'assurer ou d'interrompre à volonté la communi- cation entre la chambre intérieure 19 du récipient et la pompe à vide 14. L'autre bras creux 17 se termine par une partie élargie 28 formant chambre auxiliaire 29 servant à recevoir et à retenir temporairement une certaine quantité 30 de l'amal- game de thallium (fig. 2). Cette chambre auxiliaire 29 est faite de façon à se prolonger, en partant dubras 17, en s'écartant de l'extrémité fermée 31 du récipient, et à s'incliner vers le bas par rapport à l'axe longitudinal de ce récipient 10 lors- que ce dernier est dans la position inclinée des figures 1 et 2.
Dans cette position du récipient 10, la masse 30 de l'amalgame reste dans la chambre auxiliaire 29. Le dessus de la partie lare 28 comporte deux branchements 32 et 33. Ces branchements sont reliés respectivement, au moyen de tubes flexibles, par exemple en Tygone 34 et 35, auréservoir 12 et à la source d'alimentation en azote. Le réservoir 12 a, de préférence, la forme d'un entonnoir et est porté par une console annulaire 36 fixée au montant 22. La massa 37 d'amalgame de thallium est
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contenue dans le réservoir 12 sous une coucha protectrice consistant de préférence en acide sulfurique dilué (SO4H2,3N) ou en alcool méthylique de façon à empocher lue l'amalgame soit en commet avec l'atmosphère.
L'arrivée de l'amalgame dans la chambre auxiliaire 29 est commandée par un robinet 38.
Un robinet 39 commande l'arrivée d'azote dans la chambre auxi- liaire 29 ainsi que dans la chambre 19 durécipient 10. au cours d'un stade de l'opération, on peut chauffer le récipient 10 et les tubes qu'il contient à l'aide d'un appareil de chauffage 40, de manière à vaporiser et expulser toute l'humidité adhérant à la paroi intérieure du récipient et à une partie quelconque des tubes de thermostats. Le dispo- sitif de chauffage 40 est représenté comme étant une lampe é- lectrique, mais ceci n'est donné qu'à titre d'exemple car on peut utiliser un bec Bunsen ou toute autre source de chaleur.
Les ébauches de tubes 41, utilisées dans ce qui pré- cède, consistent en un tube de verre, un peu plus longs que le produit final, comportant à une extrémité deux ampoules 42 et 43. reliées par une conduite de communication centrale 44 de petit diamètre. Si on le désire, les tubes peuvent com- porter plus d'ampoules que cela n'est représenté ici, ou moins.
En conséquence, la forme particulière de tube représentée ne doit pas être considérée comme étant une limitation. Les fils de contact 45 et 46, de préférence en platine, sont passés dans le tube en des endroits appropriés.
Lorsque l'on utilise l'appareil pour effectuer les différentes opérations duprocédé, on amène d'abord le récipient 10 dans la position inclinée représentée sur la fi- gure 1 et on retire le bouchon 15. On ouvre le robinet 39 de manière à balayer parfaitement la chambre 19 du récipient 10 et la chambre 29, avec une vapeur non oxydaate, de préfé- rence de l'azote. On met les ébauches 41 dans la chambre 19.
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comme représenté sur la figure 1, avec leurs extrémités ou- vertes dans le bas de la chambre 19. On n'a représenté que deux de ces ébauches. mais il est bien entendu que l'on en met d'brdinaire un beaucoup plus .rand nombre dans cette chambre
19.
Après avoir balayé parfaitement à l'azote les chambres 29 et 19. on met en place le bouchon 15 sur l'extrémité ouverte de la chambre 19 mais le robinet de purge est laissé ouvert.
Sn le laissent ouvert, on continue à faire passer de l'azote de manière à continuer l'opération de balayage. A ce moment, on ouvre le robinet 38 de manière à faire passer une certaine quantité d'amalgame par le tube dans la chambre auxiliaire
29. Cette masse d'amalgame remplit la chambre 29 sensiblement jusqu'à la ligne 30. On ferme alors le robinet de purge ainsi que le robinet pour arrêter l'arrivée d'azote. On ouvre ensuite le robinet 27 et on fait le vide dans les chambres 19 et 29 et dans les tubes et de manière à en enlever toute la vapeur.
Pendant cette opération, on chauffe approximative- ment jusqu'à 120 le récipient 10, la chambre auxiliaire 29 et les tubes contenus dans le récipient, de manière à expulser toute l'humidité pouvant adhérer sur les ébauches de tubes ou sur la paroi intérieure des chambres 12 et 29. On peut uti- liser pour le chauffage tous moyens appropriés, par exemple une lampe de chauffe à rayons infra-rouge. Une fois que tout l'azote et les autres vapeurs ons été retirés du réci- pient et de l'intérieur des tubes qu' il contient (le vide étant équivalent à 81cm de mercurs), ou ferme le robibet 27 de la pompe à vide et on fait passer la chambre 10 de sa Positon inclinée ou couchée à la position verticale repré- sentée sur les figures 3 et 4.
Du fait du relevage du récipient 10, l'amalgame de thallium passe de la chambre auxiliaire 29 dans l'extrémité inférieure de la chambre 19 de mabière à
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recouvrir les extrémités ouvertes des tubes 41. On ouvre alors légèrement le robinet à azote de manière à en faire arriver dans la chambre 19 jusqu'à ce que sa press on interne corresponde à la pression atmosphérique externe. Du fait de la dir érence de pression entre l'intérieur des tubes 41 et la chambre la, l'amalgame est refoulé dans tous les tubes jusqu'à ce qu'ils soient complètement pleins.
Une fois ce remplissage effectué on peut enlever le bouchon 15 du récipient 10 et on peut retirer individuel- lement du récipient les tubes 41 pendant que l'on balaye à l'azote la récipient, cette continuation du balayage ayant pour but particulier de protéger l'excès d'amalgame se trouvant dans le fond de la chambre 19 de tout contact avec l'atmos- phère.
Après avoir retiré de la chambre 19 un tube, on chauffe rapidement son extrémité extérieure à une température de fusion et on le pince de manière à fermer complètement le tube. On continue à chauffer cette extrémité du tube jusqu'à ce que le verre devienne plus plastique et qu'il se forme une pression interne suffisante pour former une ampoule 47 à l'extrémité du tube. Cette anpoule 47 sert de chambre auxiliai- re pour recevoir l'amalgame en excès contenu dans le tube 41.
Cet amalgame en excès est amené dans l'ampoule auxiliaire 47 jusqu'à ce qu'il ne reste dans la partie principale du tube qu'une quantité suffisante d'amalgame pour venir toucher le contact supérieur 46 -Lorsque le tube est soumis à une tem- pérature déterminée. On coupe alors le tube enun endroit convenable au dessus du contact 46, par exemple suivant la ligne 48. Ceci se fait en chauffant d'abord le tube à une température de fusion de manière à fermer son conduit inté- rieur, ce qui ferme à la fois les parties supérieure et infé- rieure du tube.
On sépare alors de la partie principale du
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tube la partie supérieure contenant l'amalgame et excès. Far suite, le tube de thermostat terminé a sensiblement les pro- portions représentées sur la figure 6, les différentes parties de ce tube terminé portant les mêmes numéros de référence que celles du tube non terminé représenté sur la figure 5.