<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne les ignitrons de grande puissance à parois métalliques avec chemises d'eau de refroidissement, ou d'autres appareils électroniques.
L'invention a pour but principal d'éviter les difficultés provenant de ce que, en cours de fabrication, les parois latérales métalliques de forme cylindrique du récipient ou tube ' mis sous vide doivent subir un traitement thermique limité dans le temps et consistant en l'application de chaleur extérieure qui porte la température d'au moins les parties essentielles de ces parois cylindriques à environ 900 C., à l'effet de dégazer le récipient ou tube. A cette température -relativement élevée, l'acier ordi-
<Desc/Clms Page number 2>
naire à faible teneur en carbone devient trop tendre ou trop peu résistant pour supporter les contraintes dues à La pression atmosphérique appliquée à l'extérieur du redresseur, alors que l'intérieur de celui-ci se trouve sous vide, pendant une période de temps suffisante pour dégazer l'intérieur de l'appareil.
C'est pourquoi il a été nécessaire de construire la paroi cylindrique du récipient en acier inoxydable, ce dernier étant.beaucoup plus coûteux et ayant une conductibilité thermique beaucoup plus faible que l'acier à faible teneur en carbone. En outre, .malgré l'utilisation d'acier inoxydable, l'épaisseur de la paroi doit être considérable, ce qui a pour résultat que le poids et le coût'de l'appareil dépassent les limites voulues, et que le rendement du refroidissement est moins bon du'fait de la chute de température à travers la paroi cylindrique durant le fonctionnement normal de l'appareil, pendant lequel la grande partie'des-pertes calorifiques internes doit être évacuée à travers cette paroi.
La présente invention perfectionne les appareils du genre précité en procurant une construction cellulaire auto-renforcée qui présente plusieurs avantages, dont celui d'exiger moins d'acier inoxydable, mauvais conducteur de la chaleur mais coûteux.
Une forme d'exécution de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une coupe verticale fragmentaire du récipient de type cellulaire à-double paroi de la présente invention, avant le dégazage.
La figure 2 est une coupe semblable montrant l'état des parties représentées après dégazage, et ,la figure 3 est une coupe verticale, à échelle plus réduite, montrant un tube ignitron conforme à la présente invention.
L'invention est appliquée à un ignitron à tube scellé, cas particulier de la classe générale des appareils électroniques à parois métalliques refroidies à l'eau.
<Desc/Clms Page number 3>
Comme la figure 3 le montre, le tube représenté est un ignitron comprenant un réservoir ou récipient évacué 4. Ce réci- pient 4 a une paroi latérale verticale métallique 5 de forme- cylin- drique, fermée au-dessus par un couvercle d'anode 6 et en dessous par un fond de cathode 7. Le tube ou récipient 4 contient les parties intérieures habituelles ou nécessaires dont, par exemple, une cathode au mercure 8, plusieurs anodes en graphite 9 reliées électriquement, un igniteur 10 et divers accessoires intérieurs comme des écrans 12, un dispositif de désionisation 13, un déflec- teur 14, un anneau de centrage d'arc 15 et un serpentin de refroidis- sement intérieur 16.
Le tube ou récipient 4 contient aussi les conducteurs isolés nécessaires, dont;le conducteur d'anode.17 et le conducteur d'.igniteur 18 ainsi que les extrémités d'entrée et de sortie 21 et 22 du serpentin 16. Ces éléments contenus à l'in- térieur du tube'peuvent être considérés comme courants en ce qui concerne la présenta invention. ,
Les tubes de grande puissance du type auquel l'invention s'applique doivent avoir leur paroi cylindrique 5 garnie d'une chemise d'eau ou autrement léchée par un fluide de refroidissement, afin que la paroi cylindrique du récipient.serve'de surface de condensation pour la vapeur de mercure durant le fonctionnement normal du tube.
Au contraire, durant la fabrication du tube, avant sa mise en service, la paroi cylindrique 5.du récipient doit être dégazée en la portant à une température d'environ 900 C, tandis que le vide reste maintenu à l'intérieur du tube; afin de pouvoir résister à cette opération de dégazage sans s'affaisser, la paroi cylindrique 5 du récipient doit être construite en acier inoxydable (ou une autre matière équivalente), comme précité..
La présente invention concerne une forme de paroi ren- forcée spéciale, dans laquelle la chemise d'eau indispensable 23 devient une partie essentielle de la paroi cylindrique 5 du réci-
<Desc/Clms Page number 4>
pient, ce qui permet d'utiliser une paroi plus mince qu'il n'avait été possible jusque ici. La chemise d'eau 23 est aussi pourvue de tubulures convenables d'admission et de décharge. Dans la forme d'exécution représentée, l'extrémité de décharge 22 du serpentin de refroidissement intérieur 16 débouche à l'intérieur de la che- mise d'eau, au bas du récipient, de façon à servir de tubulure d'admission pour la chemise. La décharge de la chemise d'eau est prévue en 24, au haut du récipient.
La chemise d'eau 23 comprend un intercalaire métallique de forme hélicoïdale 25, ou autre ensemble d'espacement intercalaire comprenant un ou plusieurs intercalaires courbes entourant au moins partiellement la circonférence du récipient en plusieurs étages espacés axiàlement, un cylindre métallique extérieur 26 qui en- toure le dit ensemble intercalaire, et des pièces de fermeture supérieure 27 et inférieure 28 prévues aux extrémités respectives de la chemise d'eau annulaire comprise entre la paroi cylindrique 5 du récipient et le cylindre extérieur 26.
Le montage de la chemise d'eau 23 s'effectue en glis- sant d'abord ou en enroulant ou en'plaçant contre, ou sur la sur- face extérieure de la paroi cylindrique 5 du récipient, l'intercalaire métallique de forme hélicoïdale 25 ou autre ensemble ,d'espacement métallique, de manière que l'eau ou un autre fluide de refroidissement suive un chemin sinueux durant le fonctionnement normal du tube. De préférence,, l'intercalaire de forme héli- coïdale 25 est soudé par endroits ou autrement fixé mécaniquement à la paroi 5 du récipient comme représenté en 29, afin de maintenir l'intercalaire correctement en place.
Le cylindre extérieur 26 est alors glissé sur l'extérieur de l'intercalaire de forme hé- licoïdale 25, et, afin de rendre cette opération réalisable de manière économique, il est nécessaire de prévoir une certaine aisance permettant d'éviter les coincements, de sorte qu'il y.
<Desc/Clms Page number 5>
aura, au premier assemblage, comme la figure 1 le montre, un vide d'environ 1/64 pouce (0,4 mm) entre le cylindre Extérieur 26 et l'intercalaire hélicoïdal 25. Les pièces de fermeture supérieure
27 et inférieure 28 complètent la chemise d'eau 23, en obturant l'espace annulaire compris entre le cylindre extérieur 26 et la paroi cylindrique 5 du récipient.
Dans la pratique de 7.'invention, ces pièces de fermeture de la chemise d'eau et toutes les autres pièces de cette chemise doivent être rendues hermétiques aux gaz et non seulement hermétiques à l'eau, pour un motif qui sera donné ci-après.
Suivant l'invention, avant l'opération, de dégazage' durant laquelle la paroi cylindrique 5 du récipient est portée à environ 900 C, l'intérieur de la chemise d'eau est évacué à un point suffisant pour que la pression atmosphérique extérieure agisse d'abord sur la surface extérieure du cylindre extérieur' 26, de façon que celui-ci soit le premier intéressé durant l'opération de dégazage et subisse une déformation permanente de façon à venir en contact intime avec la plupart des pointsde la périphérie de l'intercalaire hélicoïdal.25 qui subit alors,, à son tour, une déformation permanente de manière à venir en contact avec la plupart des points de la paroi cylindrique 5 du récipient,
'après quoi les trois parties constituantes de la paroi cellulaire (le cylindre extérieur 26, l'intercalaire hélicoïdal 25 et la paroi cylindrique 5 du récipient) continuent à subir une dé- formation permanente supplémentaire d'une petite fraction de millimètre durant le restant de l'opération de dégazage, -ces parties métalliques étant en contact intime entre elles, comme la figure 2 le montre, au moment où elles sont ramollies sous l'effet de la haute température de dégazage à laquelle elles sont soumises.
Il va de soi que la chemise d'eau 23 est mise sous vide de toute façon voulue,'avant toute introduction d'ea@
<Desc/Clms Page number 6>
Suivant un procédé d'évacuation de la chemise, une des tubulures de raccordement à la. canalisation d'eau extérieure, la décharge
24 par exemple, peut être bouchée ou fermée (par un moyen non représenté), et une tuyauterie de la pompe d'évacuation (non représentée) peut être raccordée à l'autre tubulure d'eau, par exemple l'admission 21 du serpentin de refroidissement intérieur 16.
Il ressort de la description de l'opération de dégazage* que les deux cylindres métalliques espacés 26 et 5 ainsi que l'intercalaire 25 interviennent tous, durant l'utilisation réelle du tube complet, dans la résistance présentée par cette paroi cellulaire aux forces radiales provenant de la différence de pression.entre l'atmosphère ou pression extérieure et le vide ou pression intérieure. Aucune des pièces .cylindriques 26 ou 5 n'est suffisamment épaisse par elle-même pour réaliser seule de façon satisfaisante aux forces radiales appliquées à l'ensemble.
Il est donc possible de réduire l'épaisseur de la paroi cylindrique
5 du récipient sans courir le risque que cette paroi s'effondre pendant l'opération de dégazage quand'la résistance mécanique de la paroi est considérablement réduite par la température exagérée du dégazage. De cette manière, on peut réduire le poids et le coût de la quantité d'acier inoxydable relativement- coûteux nécessaire pour obtenir une résistance mécanique appréciable à température élevée et, par conséquente la différence de tempé- rature ou gradient est réduite quand le tube est mis en service, moment auquel la grande partie de la chaleur intérieure du tube doit être évacuée vers la chemise d'eau 23 à travers la paroi cylindrique 5 du récipient.
A la fin de l'opération de dégazage, la chemise 23 est déconnectée de la pompe à vide, l'eau y est mise en circulation et le tube est prêt à être utilisé.
Il est habituellement ou parfois souhaitable d'apporter certains soins de détail à l'exécution. Au début de l'opération
<Desc/Clms Page number 7>
d'échauffement qui constitue le commencement du dégazage, le con- tact thermique n'est pas très bon entre le cylindre extérieur 26 et l'intercalaire hélicoïdal 25, de sorte qu'il peut y avoir un gradient de température considérable entre les cylindres extérieur
26 et intérieur 5. Il est donc habituellement souhaitable de donner à au moins une des pièces de fermeture 27 et 28 de la chemise d'eau une flexibilité suffisante pour s'adapter aux dilata- tions thermiques inégales des deux cylindres, comme représenté par la mince paroi en U de la pièce de fermeture supérieure 27.
En outre, pendant les premiers moments de l'opération de dégazage, quand le cylindre extérieur 26 commence à subir une déformation permanente et à combler le jeu ou vide qui le sépare de 1-'intercalaire hélicoïdal 25, il est probable que le cylindre commence à se déformer d'abord à un certain endroit et prend donc une. forme légèrement elliptique ou non circulaire, auquel cas .le cylindre peut se déformer plus 'suivant son axe mineur que suivant son axe majeur, augmentant donc;
encore le degré d'ellipticité pour finalement toucher la paroi cylindrique 5 du récipient, de façon a rendre celle-ci moins solide et moins apte à supporter le vide au cours du fonctionnement normal du tube, après que le vide a été cassé dans la chemise d'eau 23 et après que celle-ci a été remplie d'eau de refroidissement.
Cette ellipticité est sans aucune importance et son effet d'affaiblissement peut ne pas être trop exagéré, ou bien, en continuant à chauffer le cylindre extérieur 26 après la première déformation elliptique de ce cylindre, l'affaiblissement du grand axe de l'ellipse peut être suffisant pour que le cylindre finisse par se donner sur toute sa circonférence et venir ,toucher l'intercalaire hélicoïdal 25, surtout dans le cas où la chaleur est appliquée de l'extérieur, le cylindre extérieur 26 s'échauffant alors et se ramollissant plus vite que 1* intercalaire hélicoïdal.
Pour tenir compte de ces possibilités, il est préférable
<Desc/Clms Page number 8>
de fixer mécaniquement le'cylindre extérieur 26 a l'intercalaire hélicoïdal 25 en quelques points espacés, avant le début de l'opération de dégazage, comme représenté à la figure 1 où plusieurs trous 30 sont percés dans le cylindre extérieur 26, en différents points ou endroits de la circonférence, à hauteur d'une ou plusieurs spires de l'intercalaire hélicoïdal 25, ces trous étant remplis de soudure 31 de manière à pouvoir souder'le cylindre 26 à la spirale 25 en ses différents points. Dans ces conditions, quand, pendant le dégazage, le cylindre extérieur 26 se donne, il ne le fait qu'entre les soudures 31 réparties circonférentiellement, ce qui empêche le cylindre extérieur de prendre une forme elliptique avec un grand axe, sur son pourtour.
La déformation du cylindre extérieur 26 qui vient s'appliquer contre le pourtour extérieur de l'intercalaire hélicoïdal 25 sert aussi très utilement à améliorer la circulatipn de -l'eau de refroidissement, en faisant suivre à l'eau un chemin sinueux le long des spires de l'intercalaire hélicoïdal, par opposition au passage direct de l'eau dans l'espace compris entre le pourtour extérieur de la spirale et la paroi intérieure 'du cylindre extérieur 26.
Des calculs ont montré que, même avec un vide radial de 1/64 pouce (0,4 mm) seulement entre le cylindre extérieur et la spirale, dans le cas, donné à titre d'exemple, où le cylindre extérieur ne s'est pas aplati contre la spirale, la section périphérique de fuite le long d'une spire de l'intercalaire hélicoïdal est pratiquement trois fois plus grande que la section de la "canalisation" entre spires successives de l'intercalaire hélicoïdal. Cette fuite n'est donc aucunement négligeable.
Dans les tubes électriques à atmosphère de vapeur, comme le tube représenté, (par opposition aux tubes thermioniques, il faut, pendant le dégazage, appliquer la chaleur de l'extérieur à la paroi extérieure du tube, parce qu'un tube à atmosphère de vapeur
<Desc/Clms Page number 9>
métallique ne peut pas fonctionner (de façon à produire un échauf- fement interne) pendant que les parois latérales du tube sont portées à une température à laquelle ces parois ne servent pas de surfaces de condensation pour la vapeur de mercure du tube.
Jusqu'ici, avant la présente invention, il était courant d'appli- quer la chaleur extérieure, pour le dégazage, directement à la paroi extérieure du tube cylindrique 5,avant montage de la che- mise d'eau 23 sur le tube. Grâce à la présente invention, la chemise d'eau sert de renforcement à la paroi cylindrique 5 du récipient, en maintenant approximativement les mêmes conditions de pression à Intérieur de la chemise et à l'intérieur du. réci- pient sous vide du tube, au cours de l'opération de dégazage.
Quoique l'invention ait été décrite dans son application au renforcement des parois latérales d'un récipient sous vide' par l'utilisation d'une enveloppe cylindrique à double paroi de type cellulaire, afin que le récipient résiste mieux aux pressions radiales inévitables auxquelles il est soumis, il va de soi que cet exemple représente, au sens large, tout dispositif cylindrique devant subir des pressions différentes à l'intérieur et à l'extérieur, afin de résister à des forces radiales dirigées dans l'un ou dans l'autre sens.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.