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La présente invention concerne les ignitrons polyanodiques, ou ignitrons comprenant plusieurs anodes principales, conduisant toutes le courant simultanément en parallèle, au lieu de l'unique anode principale qui a toujours caractérisé jusqu'ici la fabrication des ignitrons, L'inven- tion a pour but de construire un tube ou récipient redresseur du type igni tron dont la capacité en courant soit plus élevée que celle pouvant être obtenue jusqu'ici avec l'ignitron mono-anodique classique. L'invention a aussi pour but de procurer un tube ignitron à faible ohute de tension d'arc.
L'invention a encore l'avantage de pouvoir produire des ignitrons de dimen- sions supérieures à ce qui a été réalisé jusqu'ici, l'ignitron monoanodique étant limité par la grandeur maximum disponible en graphite pur, matière première utilisée de préférence pour loe construction des anodes et des gril- les d'ignitron
L'invention est caractérisée en ce que les anodes multiples sont disposées symétriquement, en ce sens qu'elles sont toutes disposées de la même façon par rapport à la cathode et aux parois du récipient, ce dernier ne comportant ni parois non perforées entre anodes ni impédances, et toutes les anodes conduisent le courant simultanément,
chaque anode étant assez voisine des anodes qui l'entourent pour que chacune contribue fortement à l'ionisation des anodes adjacentes.
L'invention se caractérise encore par des détails de construction, parmi lesquels les paniers de grille, qui permettent d'obtenir de faibles densités de courant aux endroits critiques du bain cathodique unique, les passages de l'arc à travers et autour de l'écran qui surplombe la cathode, les trous ou perforations de grille (si des grilles sont utilisées), et les surfaces anodiques, surtout les parties les plus proches de la cathode. la construction polyanodique de l'invention permet d'obtenir des superficies totales d'anode extraordinairement grandes.
Suivant l'invention, il est préférable d'utiliser des anodes dont les faces latérales actives conductri- ces de courant ont une superficie nettement plus grande que la face active inférieure, afin de disposer de capacité de surcharge quand l'arc grimpe le long des faces latérales des anodes.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée, donnés ci-après, de plusieurs de ses formes d'exécution représentées aux dessins annexés, dans lesquels
La figure 1 est une coupe verticale médiane d'un ignitron à qua- tre anodes donné à titre d'exemple, avec des passages d'anode et des paniers de grille séparés pour chaque anode, la coupe étant faite suivant la ligne 1-1 de la figure 2.
La figure 2 donne deux coupes partielles horizontales de l'igni- tron représenté à la figure 1, prises à des niveaux différents suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 donne, à titre d'exemple, un schéma de câblage d'igni- trons polyanodiques comme ceux représentés aux figures 1 et 2,
La figure 4 est une coupe verticale d'une autre fprme d'ignitron à un seul panier de grille qui entoure toutes les anodes, prise suivant la ligne IV-IV de la figure 5.
La figure 5 est une coupe horizontale, à échelle réduite, de l'ignitron de la figure 4 prise suivant la ligne V-V de' la figure 4, et
La figure 6 est une coupe verticale médiane d'une autre forme d'ignitron avec une seule connexion d'anode, pénétrant à l'intérieur du ré cipient par un seul passage anodique.
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Les figures 1 et 2 représentent une forme d'exécution de l'inven tion appliquée à un tube ignitron polyanodique T comprenant un tube ou ré- cipient métallique sous vide 11' contenant une seule cathode C en matière va- porisable propre à se reconstituer, surmontée d'un espace anodique A La cathode 0 consiste généralement en un bain de mercure. l'anode se compose de plusieurs équipages anodiques disposés en substance symétriquement com me Al, A2 A3, A4, qui remplissent pratiquement tout l'espace anodique A Chaque équipage anodique peut consister en une seule anode ou en un ensem- ble comprenant une anode entourée de son propre panier de grille, comme les paniers de grille Gl G2, G3, G4 des figures 1 et 2.
Le terme "symétrique" appliqué aux anodes signifie la symétrie complète des trajectoires d'arc par rapport à la cathode et par rapport aux parois latérales du récipient ou tube, y compris la symétrie des anodes entre elles.
Les anodes individuelles peuvent avoir toute forme de section transversale voulue, la forme la plus courant et la plus avantageuse étant le cercle. Il est intéressant, dans la mise en pratique de l'invention, d'utiliser des anodes à grandes surfaces latérales en plus de la surface inférieure qui fait face à la cathode. Il est souhaitable que la superfi- cie des faces latérales actives conductrices de courant soit très supérieu- re à celle de la face inférieure.
Quoique l'invention ne soit limitée à aucun type de matériau de construction déterminé, les anodes sont réalisées très avantageusement et presque invariablement en graphite pure
Il est essentiel que ces anodes ou ensembles anodiques, surtout si elles ont une section transversale circulaire, soient aussi près l'une de l'autre qu'il est possible mécaniquement, sans se toucher toutefois, com- me la figure 2 le montre, afin de faciliter l'ionisation mutuelle des anodes pendant les périodes de conduction et de réduire au minimum l'espace entre anodes S au centre du tube et les espaces périphériques entre anodes S12 à S41 sur le pourtour du tube, afin que la désionisation soit rapide aux moments de non conduction.
Par exemple, dans le cas des ignitrons de toute grosse capacité auxquels la présente invention s'applique spécialement, les espacements de grille à grille peuvent atteindre, au maximum, de un à deux pouces (2,5 à 5 cm),et il en est de même entre chaque grille et la paroi du tube. Ce faible espacement de grille à grille assure une forte ionisa- tion mutuelle entre l'arc allant vers une anode et les trajectoires d'arc des anodes voisines de part et d'autre, de sorte que, si un arc s'établit sur une anode, il tend fortement à établir aussi les arcs sur les anodes voisines.
Ceci est en opposition marquée avec le redresseur polyanodique qui utilise des écrans non perforés ou de très grands espaces entre les anodes des différentes phases, de façon qu'une anode puisse conduire le cou- rant pendant qu'une autre anode n'est pas conductrice. Les écartements en- tre grilles Gl à G4 et entre grilles et paroi du tube sont calculés de fa- çon à éviter tout contact- accidentel ou quasi-contact qui provoquerait des arcs entre grilles et entre grilles et parois.
L'écartement entre le panier de grille, comme Gl, et l'anode qu'il entoure peut être de l'ordre de un quart à trois quarts de pouce (6 à 19 mm) dans le cas des gros ignitrons auxquels la présente invention s'applique spécialement.
Les grilles Gl à G4 ont, de préférence, la forme de paniers ou cuvettes dont les parois latérales et inférieures sont percées de perfora- tions P. Ces paniers de grille sont faits, de préférence et presque tou- jours, en graphite pur, quoiqu'ils puissent être réalisés en d'autres ma- tières résistant aux arcs. Le nombre et la grandeur des perforations de
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grille sont choisis de façon à faciliter la répartition voulue du courant d'arc de façon que celui-ci aboutisse aux faces actives des différentes ano- des,et à obtenir une répartition de courant uniforme aux endroits de con- duction critiques des différentes 'anodes.
En pleine charge, il est souhai- table que la grosse partie du courant anodique soit prise par les faces in- férieures des différentes anodes, une petite partie du courant total étant véhiculée par des arcs qui aboutissent sur le bas des parois latérales des anodes et qui ont donc une longueur et une chute de tension un peu plus grandes.
Pour avoir une chute d'arc minimum, il faut, en charge normale, que l'arc soit aussi court que possibleo
Dans le cas de surcharges momentanées, ce qui est pratiquement inévitable, l'ignitron a le grand avantage de voir sa capacité augmenter parce que l'arc, par la disposition des perforations PS dans les parois la- térales des grilles, tend à s'étendre à toute la superficie des surfaces la- térales actives des différentes anodes, ce qui donne un arc de longueur et par comséquent à chute de tension un peu plus grandes;
ceci n'est pas un in- convénient cependant,l'augmentation de la chute d'arc étant limitée aux pé- riodes de surchargée Il est souvent bon d'avoir des perforations PS plus grandes au haut des parois latérales des paniers de grilles Gl à G4 de fa- çon à obliger le courant de surcharge de se répartir vers les parties supé rieures des parois latérales actives de conduction de courant des différen- tes anodes, conformément à la technique utilisée dans la construction des ignitrons mono-anodiques.
Pratiquement tous les ignitrons polyanodiques de l'invention, comme pratiquement tous les ignitrons mono-anodiques de toutes dimensions, sont avantageusement pourvus d'un écran B surplombant la cathode, qui pro- tège les anodes contre une exposition directe aux spots cathodiques ou ex- trémités d'arc aboutissant à la surface du bain cathodique C et contre les gouttelettes qui peuvent être projetées de la surface cathodique.
Dans la présente invention;, on utilise un écran B de ce genre avec des perforations inclinées B présentant le maximum possible de section de passage aux par- ties d'arc qui passent par ces trous, de façon à obtenir une section totale d'arc maximum possibleo
Il est intéressant aussi, suivant l'invention, de donner la seo- tion de passage maximum possible aux parties d'arc qui passent entre l'écran B et les parois latérales du tube ou récipient Ho A cet effet, surtout dans le cas où chaque anode est pourvue de son propre panier de grille Gl à G4, il est bon de donner au pourtour de l'écran B une forme dentelée, comme re- présenté à la figure 2 de façon que les parties de l'écran B se trouvant exactement sous les anodes soient de grand rayon ou diamètre, comme indiqué en B max ,
et séparant bien les différentes anodes de la cathode, et que les autres parties aient un diamètre réduit au minimum Bminen alignement avec les différents espaces périphériques interanodiques S12 à S41 de façon à donner de plus grandes sections de passage aux parties d'arc allant de la cathode aux anodes en contournant l'écran Bo De cette manière, la densité de courant est maintenue à un minimum dans les arcs, et la chute d'arc par conséquent aussi
Il va de soi que le tube ou récipient H est mis sous vidéo Pour la plupart des gros ignitrons, une connexion de pompage 1 est souhaitableo En commun avec d'autres ignitrons, le tube H est pourvu d'une chemise d'eau 2 qui refroidit les parois latérales du tube et parfois aussi le fond.
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En commun avec d'autres ignitrons, l'ignitron polyanodique de l'invention est pourvu d'un igniteur I ou autre moyen d'amorçage servant à rétablir un arc dans le tube avant le début de chaque période de conduction de l'ensemble anodique, les différentes anodes étant réunies en parallèle entre elles L'igniteur I est pourvu d'un conducteur d'igniteur I qui sort par un passage d'igniteur IBo
Dans la mise en application de l'invention, il faut utiliser une alimentation anodique assurant que toutes les anodes conduisent le courant simultanément en parallèleo La mise en parallèle des anodes peut se faire soit à l'intérieur, soit à l'extérieur du tube ou récipient d'ignitron H Dans la forme d'exécution de l'invention représentée à la figure 1,
la mise en parallèle se fait au moyen de connexions extérieures. A cet effetcha- que anode comprend son propre conducteur anodique Al', A2 A3' et A4 res- pectivement, ces conducteurs passant à l'extérieur du tube par des passages individuels AB Quand on utilise des grilles (comme représenté à la figure 1), il est habituellement ou souvent indiqué d'exciter ces grilles au moyen de potentiels de grille convenablesµ afin de faciliter l'établissement des arcs sur les anodes respectives A cet effetles différents paniers de grille Gl à G4 sont pourvus de fils de grille propres GL à G4 respectivement, qui sortent du tube par des passages de grille convenables GB
On peut utiliser tout nombre d'anodes supérieur à uno Dans le cas des gros ignitrons domaine d'application principal de la présente in- vention,
le nombre d'anodes est de quatre au moins et, de préférence, de six au plus. Si on utilise des anodes à sections transversales circulaires pour l'ensemble anodique Al à A4 il est préférable de choisir un ensemble de quatre anodes afin d'obtenir un espace interanodes S central et des es- paces périphériques interanodiques S12 à S41 réduits au minimumo Dans les très gros ignitrons, ces espaces entre anodes peuvent malgré tout être trop grands pour obtenir une désionisation assez prompte après chaque période de conduction de l'ensemble anodique, et il est alors nécessaire ou hautement souhaitable de placer un genre de moyen de désionisation dans un ou plusieurs de ces espaces entre anodes.
Dans la forme d'exécution de l'invention repré- sentée aux figures 1 et 2 les espaces interanodiques périphériques S12 à S41 contiennent des conduites verticales refroidies à l'eau 3 qui facilitent la désionisation pendant la partie non conductrice du cycle Suivant l"in vention, l'effet de désionisation estg de préférence,.
augmenté par la présen- ce de quatre plaques métalliques verticales 3' soudées à l'intérieur du tu- be redresseur E et pénétrant radialement vers l'intérieur dans les espaces S12 à S41 entre les paniers de grille Gl à G4 et dans la direction des parties à diamètre minimum de la cloison Bo L'espace interanodique central S des figures 1 et 2 contient aussi un désionisateur représenté sous la for- me d'une tige verticale en graphite 4 qui peut être mise au potentiel de ca- thode ou de grillée
La figure 3 représente schématiquement, à titre d'exemple, la forme que peuvent prendre les connexions de circuit extérieur d'ignitrons polyanodiques suivant l'invention.
Le circuit représenté utilise six tubes dans un circuit hexaphasé à double étoile dont seuls les tubes diamétrale- ment opposés Tl et T4 sont représentés. L'énergie est supposée venir d'une ligne triphasée haute tension Ll, L2, L3 qui alimente un transformateur de puissance principal 5 à deux enroulements secondaires connectés en étoile et donnant les bornes de redressement R1 R3 R5 et R2 R4 R6 respective-
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mento Les points neutres de ces enroulements secondaires sont réunis par un transformateur entre phases 6 dont le point médian est relié à la borne de sortie négative RN du redresseuro Les ensembles anodiques des six tubes po- lyanodiques sont reliés respectivement aux bornes secondaires RI, R2,
R3 R4
R5 et R5 Il suffira de décrire les connexions d'un de ces tubes, et on no- tera que les quatre conducteurs d'anodes Al' à A4' du tube Tl sont reliés à la borne secondaire RI, de préférence par des moyens propres à réaliser une division ou répartition convenable du courant entre les quatre anodes, ces moyens étant représentés sous la forme de selfs 7 simples ou à induction mu- tuelleo
Sur la figure 3, il faut noter que l'énergie de commande nécessai- re aux igniteurs I et aussi, aux grilles, comme G1 est fournie par un réseau auxiliaire basse tension X1 X2,
X3 alimenté par la ligne haute tension à travers un transformateur de puissance auxiliaire 80
Les barres auxiliaires X1 X2 X3 alimentent tons les circuits de commande nécessaires à l'igniteur I et aux diverses grilles, comme G1 Dans le circuit déterminé représenté à la figure 3, ces barres auxiliaires alimen- tent un transformateur de grille 9 à bornes secondaires hexaphasées SI à S6 qui sont déphasées en avant de 30 sur les phases redresseuses correspondantes r1 à R6 de façon que chaque grille soit excitée un rien avant son anode cor- respondante, de façon à rendre plus aisé l'établissement d'un arc sur cette anode,
tandis qu'à la fin de la période de conduction la grille est désexcitée la première de façon à faciliter la coupure de l'arc. Quand on utilise qua- tre paniers de grille, un par anode, chaque fil de grille, comme G1, a sa propre résistance de grille 11 connectée en série, comme représenté à la fi- gure 3.
Les barres auxiliaires X1 X2, X3 alimentent aussi un transforma- teur d'excitation 12 qui produit des tensions d'excitation convenables E1 E3 et E5 à point neutre EN commun. Tout circuit d'excitation convenable peut être utilisé pour les divers igniteurs I des différents tubes. Comme la fi- gure 3 le montre,les igniteurs I des deux tubes diamétralement opposés Tl et T4 sont alimentés conjointement par les bornes EN et E1 à travers une réac- tance déphaseuse XPS un condensateur shunt d'allumage CF et une réactance sa- turable série XS ensemble avec des redresseurs secs du type à contact en sé- rie 13 et des redresseurs semblables en shunt 15, de façon classique.
Les figures 4 et 5 représentent une autre forme d'exécution de ba- se de l'invention, caractérisée en ce que l'anode principale est divisée en plusieurs parties Al' à A4', comprises à l'intérieur d'une seule grille en forme de cuvette 17, avec d'étroits espaces 18 entre les différents secteurs anodiques, Chaque partie d'anode, comme Al' et A2 à la figure 4, peut être pourvue de son propre conducteur anodique 19 et son propre passage anodique 20, comme à la figure 1 Le panier de grille unique 17, à. la figure 4, com- porte un fil de grille 22 qui sort par un passage de grille 23.
Les conne- xions extérieures de l'ignitron polyanodique représenté à la figure 4 peuvent être les mêmes qu'à la figure 3, sauf que, comme il n'y a qu'une seule grille par tube, celle-ci est reliée à sa borne secondaire SI à S6 suivant le cas, par une seule résistance de grille Il de la figure 30 On peut aussi utiliser tout autre type de circuit extérieur convenableo
La figure 6 représente un type d'ignitron polyanodique dans lequel le courant électronique ou d'arc est recueilli par quatre équipages anodiques, comme à la figure 1, dont les équipages Al et A3 sont visibles.
A l'opposé de la figure 1 cependant, l'ignitron de la figure 6 n'utilise que de courts conducteurs anodiques 24 qui sont reliés et suspendus à une plaque métallique
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ronde 25 suspendue elle-même, à l'intérieur du tube H à l'extrémité infé- rieure d'un conducteur anodique sortant unique 26 relié à une des bornes se- condaires de redressement RI à R6 de la figure 3;
on n'utilise pas de selfs 7 de répartition de charge, dans ce caso A la figure 6, le courant est ré- parti entre les anodes sous l'influence de l'écran B et des paniers de gril- le individuels, comme Gl et G3 qui sont semblables à ceux représentés à la figure le La répartition convenable du courant à la figure 6 est obtenue par la chute de tension d'arc de chacune des anodes disposées symétriquement et par le voisinage serré des anodes qui fait que l'ionisation produite par le courant d'une anode a une grande influence sur l'ionisation des anodes immédiatement voisines,
comme déjà décrit en rapport avec la forme d'exécu- tion de l'invention représentée aux figures 1 et 2
Dans toutes les formes d'exécution de la présente invention il y a une très grande symétrie des trajectoires ou colonnes d'arc entre chacune des anodes connectées en parallèle et un bain cathodique commun. S'il y a n anodes, il y a n + 1) colonnes d'arc dont une colonne d'arc centrale oc- cupant l'espace interanodique central S et qui se subdivise,vers les n anodes, et n colonnes d'arc périphériques dans les espaces interanodiques périphéri- ques S12 à S41 dont les surfaces ont une minime partie exposée aux parois du tube.
On remarquera que la présente invention évite d'utiliser des impé- dances de division du courant dans les conducteurs d'anodes intérieurs au tu- be, parce que de telles impédances ne sont pas pratiques aussi bien à cause de l'encombrement que pour d'autres causes Il n'est pas possible d'utiliser des résistances série dans les conducteurs d'anode pour obtenir la réparti- tion voulue du courant total entre les différentes anodes, parce que la chu- te de tension supplémentaire introduite par ces résistances n'est pas admis- sible, que ces résistances soient mises dans les conducteurs d'anodes à l'ex- térieur ou à l'intérieur du tube.
Si on essayait de placer ces résistances dans les conducteurs d'anodes individuels à l'intérieur du tube, l'absorption de puissance supplémentaire par ces résistances augmenterait de façon into- lérable le rayonnement calorifique qui agit défavorablement sur le tube en étant écarté des conducteurs d'anodes qui doivent rester suffisamment froids.
C'est pourquoi les impédances utilisées dans les conducteurs d'anodes suivant l'invention sont aussi faibles que possible, compte tenu des courants admis- sibleso
Les formes pratiques d'impédances de répartition de courant con- sistent en selfs-inductions ou selfs à induction, mutuelle, comme les selfs 7 de la figure 3, et il n'est pas possible d'utiliser de telles selfs compo- sées de bobinages et de noyaux aimantables feuilletés à l'intérieur d'un ré- cipient sous vide contenant de la vapeur de mercure ou une autre matière ca- thodique vaporisable chaude, sans compter la difficulté de trouver l'espace nécessaire pour les loger sans agrandir le tube jusqu'à des dimensions inad- missibles Suivant l'invention, il est d'ailleurs inutile d'utiliser des impédances de répartition de courant à l'intérieur du tube,
comme cela res- sort de la \ description qui précède,,-
On obtient de façon générale une grosse capacité en courant avec une faible chute de tension d'arc, en augmentant la surface anodique dispo- nible de façon à garder de faibles densités de courant dans les endroits critiques parmi lesquels il faut citer les surfaces d'anodes, les perfora- tions des grilles (si on utilise des grilles), le bain cathodique, et les trajectoires d'arc à travers et autour de l'écran cathodique, de façon à don- ner aux trajectoires ou colonnes d'arc la section transversale maximum.