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DISPOSITIF ELECTRIQUE A ATMOSPHERE DE VAPEUR.
La présenté invention concerne les dispositifs électriques à at- mosphère de vapeur, comme ceux connus de façon générale sous le nom d'igni- trons .
Le brevet principal décrit une cathode poreuse ou spongieuse pour dispositifs électriques à décharge qui absorbe de façon répétée une matière liquide, comme du mercure, et la présente invention vise un per- fectionnement de ce breveta
Les cathodes spongieuses de ce genre consistent habituellement en une masse poreuse en fer avec, à sa face supérieure, une partie rappor- tée d'allumage d'arc en une autre matière spongieuse, le molybdène par exem- ple. La difficulté la plus grande rencontrée dans la'fabrication de ces cathodes, est de rendre et maintenir le métal, surtout le métal de la par- tie rapportée, humectable par le mercure.
On a jugé nécessaire dans le passé pour cela de prévoir un procédé compliqué de nettoyage du métal, après quoi il fallait préserver la cathode spongieuse de tout contact avec l'air car sinon en quelques secondes le métal de l'éponge serait de nou- veau inhumectable par le mercure. Si le nettoyage peut se faire sous une enveloppe de verre, il est difficile de placer ensuite la cathode spongieuse dans un récipient métallique sous vide Faire le nettoyage directement dans le récipient métallique est impossible;
parce que les autres éléments du tube ont tendance à produire des gaz qui empoisonnent l'éponge. En particu- lier, l'igniteur réagit avec l'hydrogène utilisé dans le procédé de nettoya- ge Des composés ga.zeux se forment qui réagissent avec-le métal de l'éponge et rendent l'éponge surtout sa-partie l'apportée ? non humectable par le mercure L'invention a pour but principal d'obtenir que les surfaces ex-
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térieure et intérieure de la masse spongieuse soient plus certainement humectées par le mercure ou autre matière cathodique propre à se reconsti- tuer.
L'invention consiste en principe en un dispositif électrique à décharge à arc, dont la cathode est constituée par une masse de forme apla- tie de matière spongieuse et une matière liquide, comme du mercure, absor- bée par la matière spongieuse, celle-ci étant pourvue d'un revêtement appliqué à l'effet de rendre la matière spongieuse inattaquable par l'air atmosphérique qui autrement rendrait cette matière spongieuse inhumecta- ble par la matière liquide
De cette manière, l'invention procure une cathode facile à fa- briquer et à mettre en place, sans danger d'empoisonnement.
L'invention procure aussi une cathode qui n'est pas désavanta- geusement affectée pendant des périodes de repos, avant ou après mise en place
Une forme d'exécution de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé.
La figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'un ignitron de construction quelconque, auquel l'invention est appliquée.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure la
Dans la forme d'exécution de l'invention et la construction d'ignitron représentées sur le dessin, aux détails de laquelle l'invention n'est toutefois pas limitée, l'ignitron comprend une enveloppe cylindrique 10 en acier ou autre matière résistante avec un fond 12 d'une venue et un chapeau 13, scellé au bord supérieur de l'enveloppe, celle-ci constituant une enceinte fermée dans laquelle on peut faire le vide.
Le chapeau représenté est pourvu de passages scellés 14, 15 pour les fils d'électrode 16, 17 respectivement de l'anode 18 et de l'igni- teur 19 enfermés dans l'enveloppe et suspendus au chapeau par ces fils.
Les passages scellés comprennent chacun un manchon 20 en verre ou autre matière isolante qui isole électriquement les fils l'un de l'autre et de l'enveloppe. L'anode 18 est placée dans le haut de l'enveloppe, à une bonne distance du fond 12, tandis que l'igniteur 19 est placé sous l'anode de préférence au centre de l'enveloppe et dirigé vers le fond avec son ex- trémité très près de celui-ci. L'igniteur est représenté mince et effilé vers le bas, son extrémité inférieure étant assez petite. L'igniteur peut être fait en matériaux utilisés pour les igniteurs d'ancien type, ou en un ou plusieurs matériaux qui conviennent plus spécialement à la présente invention.
Le récipient contient une cathode spongieuse 21 de forme apla- tie posée sur le fond 12 de l'ignitron, avec son pourtour de préférence en contact avec la paroi du récipient et maintenue définitivement en place par friction ou d'autre manière. La petite extrémité inférieure 19 précitée de l'igniteur repose sur la surface supérieure de la cathode spongieuse 21 en contact permanent avec elle, et afin de maintenir, sans danger pour le passage scellé 15, ce contact avec l'éponge, le conducteur d'entrée 17 de l'igniteur, entre le scellement et l'igniteur, est représenté avec une partie 22 repliée transversalement qui possède, avec le reste du conducteur d'entrée, et grâce au poids de l'igniteur, assez d'élasticité pour mainte- nir ce dernier toujours appliqué.
L'igniteur est dirigé, à partir de son point de contact sur l'éponge cathodique, perpendiculairement à la surface de celle-ci et parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe. Du mer- cure, ou une autre matière cathodique liquide propre à se reconstituer, est appliqué sur la cathode spongieuse 21 en quantité voulue pour qu'il soit entièrement absorbé. La cathode spongieuse 21, avec le mercure absorbé, constitue la cathode de l'ignitron.
Dans la forme d'exécution représentée, la cathode spongieuse
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21 se compose essentiellement de deux matières différentes, dont l'une pré- sente l'avantage d'avoir. une grande capacité d'absorption à cause des vides relativement grands entre grains et matière et d'avoir une grande affinité pour le mercure venant en contact avec elle, le mercure étant ainsi facile- ment absorbé.
L'autre matière composante de la cathode spongieuse sert à constituer une surface d'allumage d'arc fortement imbibée de mercure, celui- ci montant par capillarité dans la matière jusqu'à la surface; cette autre matière est aussi choisie pour sa résistance à l'érosion, pendant le fonc- tionnemento Plus exactement; la présente invention propose d'utiliser pour la cathode 21 une masse 23 essentiellement en fer agglutiné ou autre matière absorbant facilement le fluide cathodique propre à se reconstituer comme le mercure précité; et une partie d'allumage d'arc 24 essentiellement en un métal agglutiné approprié, par exemple du molybdène, du tungstène ou du tantale.
Dans la forme d'exécution choisie à titre d'exemple, la masse 23 de la cathode spongieuse a une forme aplatie ou mince èt s'adapte dans le gond du récipient,étant maintenue par friction ou d'une autre façon.
La partie d'allumage d'arc 24 est représentée sous la forme d'une pastille plus petite que la masse, et encastrée dans celle-ci concentriquement, sui- vant la présente représentation, les faces supérieures de la masse et de la pastille se trouvent dans un même plan. La partie d'allumage d'arc est plus mince que la masse, de sorte qu'une partie de celle-ci est sous-jacente par rapport à la partie d'allumage d'arc et constitue une réserve copieuse de mercure ou équivalent, et, par capillarité à travers la partie d'allumage d'arc, le mercure est toujours présent à la surface d'allumage.
La masse 23 de grains comprimés de fer agglutiné est associée à la partie centrale d'allumage d'arc 24 composée de grains agglutinés de molybdène ou d'une autre matière, comme le tungstène ou le tantale, pour profiter de ce qu'une éponge en fer absorbe beaucoup mieux le mercure ve- nant en contact avec lui, qu'une masse de grains agglutinés en une autre matière absorbante, le molybdène par exemple.
La cathode spongieuse est fabriquée de la façon suivante: la ma- tière pulvérulente est comprimée et agglutinée en un disque plat de la di- mension et de la forme définitives, que l'on peut ou non usiner, suivant ce qu'on désire. Suivant la présente invention, le disque agglutiné est alors recouvert, par un procédé d'évaporation par exemple, d'un revêtement mince 25 de cuivre, d'or ou de platine, par exemple Ce revêtement est de préfé- rence extrêmement mince, d'une épaisseur de 0,5 micron par exemple. Après cela, le disque agglutiné avec son revêtement, est nettoyé à fond.
Le nettoyage se fait à une température élevée, de préférence au rouge, en en- fermant le disque dans une enveloppe en verre sous vide, dans laquelle on introduit de l'hydrogène qu'on enlève ensuite par pompage, mettant à nou- veau le disque dans le vide. Pendant cette deuxième période de mise sous vide, et de préférence après refroidissement, on introduit du mercure ' que le disque absorbe en quantités considérables Du mercure est intro- duit jusqu'à refus.
Quoique le revêtement de cuivre ou d'autre matière est assez mince pour ne pas s'opposer à l'absorption du mercure par le disque, l'ex- périence a montré qu'il est suffisant pour s'opposer à ce que l'oxygène de l'air pénètre dans l'éponge entre le métal et le mercure. Il semble que ce soit l'oxygène de l'air qui., dans les formes d'exécution anciennes, sé- chait la surface et rendait la cathode spongieuse inhumectable par le mer- cure. On a proposé la théorie que le mercure et le cuivre forment probable- ment un amalgame qui ferme les interstices entre mercure et métal à l'oxygè- ne, tout en restant humextable par le mercure.
Quelle que soit la théorie l'expérience a démontré qu'une cathode ou disque spongieux fabriqué suivant l'invention, peut rester exposé à l'air pendant un long laps de temps, tout en se laissant facilement humecter par le mercure et en fonctionnant par- faitement comme cathode. Des disques spongieux sans revêtement de cuivre ou d'un autre métal deviennent inhumectables par le mercure en quelques se- condes, s'ils sont exposés à l'air, et la présente invention résout donc
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l'ancienne difficulté de transfert du disque spongieux du récipient de net- toyage à l'enveloppe de l'ignitron et de la mise sous vide de lignitron avant le séchage nocif du disque.
REVENDICATIONS .
1. Dispositif à décharge à arc électriquedont la cathode con- siste en un disque de matière spongieuse et en une matière liquide, comme du mercure,absorbée par la matière liquide, caractérisé en ce que la matiè- re spongieuse est recouverte d'un revêtement servant à rendre la matière spongieuse insensible à l'air atmosphérique qui, autrement,rendrait la ma- tière spongieuse inhumectable par la matière liquide.
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ELECTRICAL DEVICE WITH STEAM ATMOSPHERE.
The present invention relates to electrical devices with a vapor atmosphere, such as those generally known as igniters.
The main patent describes a porous or spongy cathode for electrical discharge devices which repeatedly absorbs a liquid material, such as mercury, and the present invention is a further development of this patent.
Spongy cathodes of this kind usually consist of a porous iron mass with, on its upper face, a built-in arc-ignition portion of another spongy material, for example molybdenum. The greatest difficulty encountered in the manufacture of these cathodes is to render and maintain the metal, especially the metal of the added part, wettable by mercury.
It was considered necessary in the past for this to provide a complicated method of cleaning the metal, after which it was necessary to preserve the spongy cathode from any contact with air because otherwise in a few seconds the metal of the sponge would be again. inhumectable by mercury. If the cleaning can be done under a glass envelope, it is difficult to then place the spongy cathode in a metal container under vacuum. Cleaning directly in the metal container is impossible;
because the other parts of the tube tend to produce gases which poison the sponge. In particular, the ignitor reacts with the hydrogen used in the cleaning process. Gas compounds are formed which react with the metal of the sponge and make the sponge especially its added part. ? not wettable by mercury The main object of the invention is to obtain that the surfaces ex-
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interior and interior of the spongy mass are more certainly moistened by mercury or other cathodic material suitable for reconstitution.
The invention consists in principle of an electric arc discharge device, the cathode of which is constituted by a mass of flattened form of spongy material and a liquid material, such as mercury, absorbed by the spongy material, the latter. ci being provided with a coating applied to render the spongy material unassailable by atmospheric air which would otherwise render this spongy material inhumecta- ble by the liquid material
In this way, the invention provides a cathode which is easy to manufacture and to place, without danger of poisoning.
The invention also provides a cathode which is not disadvantageously affected during periods of rest, before or after placement.
One embodiment of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing.
Figure 1 is an axial longitudinal section of an ignitron of any construction, to which the invention is applied.
Figure 2 is a section taken along line II-II of Figure la
In the embodiment of the invention and the ignitron construction shown in the drawing, to the details of which the invention is however not limited, the ignitron comprises a cylindrical shell 10 of steel or other resistant material with a bottom 12 of a vent and a cap 13, sealed to the upper edge of the envelope, the latter constituting a closed chamber in which a vacuum can be created.
The hat shown is provided with sealed passages 14, 15 for the electrode wires 16, 17 respectively of the anode 18 and of the igniter 19 enclosed in the casing and suspended from the hat by these wires.
The sealed passages each include a sleeve 20 of glass or other insulating material which electrically insulates the wires from each other and from the casing. The anode 18 is placed at the top of the casing, at a good distance from the bottom 12, while the ignitor 19 is placed under the anode preferably in the center of the casing and directed towards the bottom with its ex - end very close to it. The ignitor is shown thin and tapering downward, with its lower end quite small. The ignitor may be made of materials used for older type igniters, or of one or more materials which are more especially suitable for the present invention.
The container contains a spongy cathode 21 of flattened shape resting on the bottom 12 of the ignitron, with its periphery preferably in contact with the wall of the container and held permanently in place by friction or otherwise. The aforementioned small lower end 19 of the igniter rests on the upper surface of the spongy cathode 21 in permanent contact with it, and in order to maintain, without danger for the sealed passage 15, this contact with the sponge, the conductor of input 17 of the ignitor, between the seal and the ignitor, is shown with a part 22 folded transversely which has, with the rest of the input conductor, and thanks to the weight of the ignitor, enough elasticity for many - cancel the latter still applied.
The ignitor is directed, from its point of contact on the cathode sponge, perpendicular to the surface of the latter and parallel to the longitudinal axis of the envelope. Mercury, or other replaceable liquid cathode material, is applied to the spongy cathode 21 in the desired amount so that it is fully absorbed. The spongy cathode 21, with the mercury absorbed, constitutes the cathode of the ignitron.
In the embodiment shown, the spongy cathode
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21 consists essentially of two different materials, one of which has the advantage of having. a great absorption capacity because of the relatively large voids between grains and matter and to have a great affinity for the mercury coming in contact with it, the mercury being thus easily absorbed.
The other component material of the spongy cathode serves to constitute an arc ignition surface strongly soaked in mercury, the latter rising by capillary action in the material to the surface; this other material is also chosen for its resistance to erosion, during operation. More exactly; the present invention proposes to use for the cathode 21 a mass 23 essentially of agglutinated iron or other material which easily absorbs the cathode fluid capable of being reconstituted like the aforementioned mercury; and an arc ignition portion 24 essentially of a suitable agglutinated metal, for example molybdenum, tungsten or tantalum.
In the exemplary embodiment, the mass 23 of the spongy cathode has a flattened or thin shape and fits into the hinge of the container, being held by friction or otherwise.
The arc ignition portion 24 is shown as a wafer smaller than the mass, and embedded therein concentrically, as shown in the present illustration, the upper faces of the mass and the wafer meet. found in the same plane. The arc ignition part is thinner than the mass, so that a part of it is underlying compared to the arc ignition part and constitutes a copious supply of mercury or the like, and, by capillary action through the arc ignition portion, mercury is always present at the ignition surface.
The mass 23 of compressed grains of agglutinated iron is associated with the central arc ignition part 24 composed of agglutinated grains of molybdenum or another material, such as tungsten or tantalum, to take advantage of what a sponge iron absorbs the mercury coming into contact with it much better than a mass of grains agglutinated in another absorbent material, molybdenum for example.
The spongy cathode is fabricated as follows: The powdery material is compressed and agglutinated into a flat disc of the final size and shape, which may or may not be machined, as desired. According to the present invention, the agglutinated disc is then covered, by an evaporation process for example, with a thin coating of copper, gold or platinum, for example. This coating is preferably extremely thin, d. 'a thickness of 0.5 micron for example. After that, the agglutinated disc with its coating, is cleaned thoroughly.
The cleaning is carried out at a high temperature, preferably red, by enclosing the disc in a glass envelope under vacuum, into which hydrogen is introduced which is then removed by pumping, putting the disc again. disk in the void. During this second period of evacuation, and preferably after cooling, mercury is introduced which the disc absorbs in considerable quantities. Mercury is introduced until refusal.
Although the coating of copper or other material is thin enough not to oppose the absorption of mercury by the disc, experience has shown that it is sufficient to oppose the oxygen from the air enters the sponge between the metal and the mercury. It seems that it was the oxygen in the air which, in the old embodiments, dried the surface and made the spongy cathode inhumectable by mercury. The theory has been proposed that mercury and copper probably form an amalgam which closes the interstices between mercury and metal with oxygen, while remaining humextable by mercury.
Whatever the theory, experience has shown that a cathode or spongy disc made according to the invention can remain exposed to air for a long period of time, while being easily wetted by mercury and operating by - actually as a cathode. Spongy discs without a coating of copper or other metal become inhumectable by mercury within seconds, if exposed to air, and the present invention therefore solves
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the old difficulty of transferring the spongy disc from the cleaning container to the ignitron casing and of vacuuming the lignitron before the harmful drying of the disc.
CLAIMS.
1. An electric arc discharge device, the cathode of which consists of a disc of spongy material and a liquid material, such as mercury, absorbed by the liquid material, characterized in that the spongy material is covered with a coating. serving to render the spongy material insensitive to atmospheric air which would otherwise render the spongy material inhumectable by the liquid material.