Dispositif électronique. La présente invention se rapporte à un dispositif électronique, pourvu de moyens pour transférer à l'ambiance la chaleur résul tant de son fonctionnement.
Une des sources des difficultés rencon trées dans le fonctionnement de tubes électro niques est la variation de la température pen dant le fonctionnement. Le plus souvent, la température augmente pendant le fonc tionnement et il est, par conséquent, néces saire de procéder à un refroidissement ap proprié.
Le but de l'invention est de surmonter cette difficulté. Le dispositif électronique qui en fait l'objet est caractérisé en ce que les moyens de transfert de chaleur comprennent au moins une masse solide en une matière con ductrice de la chaleur, disposée à l'extérieur dudit tube et qui constitue un corps de trans mission pour la chaleur produite dans le tube, et des moyens destinés à radier cette chaleur, normalement séparés du corps de transmis sion de chaleur par un intervalle qui se ferme lorsque ledit corps, ayant. atteint une tempé rature prédéterminée, se dilate lors du fonc tionnement du dispositif électronique et entre en contact avec lesdits moyens destinés à ra dier la chaleur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif électronique réalisé sous forme d'un ignitron.
La fig. 2 est. une coupe transversale sui vant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe transversale sui vant la ligne III-III de la fig. 1, et la fig. 4 montre un diagramme représen tant les variations de la température en fonc tion de la charge.
Le chiffre de référence 10 désigne d'une manière générale une enveloppe dans laquelle est fait le vide et comportant une partie tubu laire médiane 11 en verre de borosilicate à la quelle sont scellées deux pièces d'extrémité mé talliques en forme de coupes 12 et 13. Ces coupes sont, de préférence, en un alliage de fer-cobalt-nickel qui est sur le marché sous le nom de Kovar .
La coupe 12 fixée à l'extrémité inférieure de la portion tubulaire 11 sert de récipient pour un bain de mercure 14, le fond 15 de cette coupe présentant, au milieu, un creux 16 pour obtenir à cet endroit une profondeur suffisante du bain de mercure pour l'immer sion de la pointe d'une électrode d'amorçage 17. Cette électrode est suspendue dans l'enve loppe au moyen d'un organe transversal 18 s'étendant à travers la paroi de la coupe et pourvu d'un joint d'étanchéité isolant 19 placé entre l'électrode d'amorçage et la coupe inférieure 12. La coupe supérieure 13 cons titue l'anode et est pourvue d'mi fond plat 20.
A l'extérieur de chacune de ces coupes 12 et 13 et rendu solidaire des fonds respectifs de celles-ci, par exemple par soudage, bra sage ou d'une autre manière, est monté un corps conducteur de la chaleur 21, de préfé rence en métal. Chacun de ces corps a un dia mètre qui a sensiblement la même valeur que celui de la coupe à laquelle il est fixé et forme laie masse qui est considérablement plus grande que la coupe et qui, finalement, est plus longue que la coupe et présente une extrémité extérieure convexe.
L'extrémité de chacun desdits corps 21, qui est située en re gard de la coupe correspondante et qui est fixée à celle-ci, a de préférence un diamètre plus grand que celui de la majeure partie de la longueur dudit corps, de façon à former un rebord en saillie circulaire auquel est fixée l'une des extrémités d'une douille 22. Cette douille est coaxiale audit corps et plus longue que ce dernier, de façon à s'étendre au-delà de l'extrémité convexe de ce corps.
A l'exception du bord marginal par lequel la douille est fixée au rebord circulaire dudit corps, cette douille est écartée de ce dernier, de sorte qu'il y a un espace annulaire 23 entre la douille et ledit corps sur la majeure partie de la lon gueur de ce dernier. A l'extrémité extérieure de chaque douille est fixé un noyau radiant 24.
dont l'extrémité placée en regard du corps est concave et parallèle à la surface convexe de l'extrémité correspondante du corps 21. Au- delà de la douille, ledit noyau radiant est pourvu de plusieurs ailettes radiantes 25 polir la dissipation dans l'air ambiant de la cha leur transmise par conduction du noyau aux ailettes. A une température normale, les sur faces convexe et concave du corps et du noyau sont écartées l'une de l'autre, de façon à, laisser entre elles un intervalle 26 d'une grandeur déterminée.
Pour établir cet inter valle, les surfaces cylindriques contiguës de la douille et du noyau sont filetées de ma nière à pouvoir être vissées l'une sur l'autre, comme indiqué en 27; une vis d'arrêt 28, qui s'étend latéralement à travers une extrémité de la douille, est destinée à coopérer avec le noyau en vue du verrouillage de ces parties dans la position correspondant à la valeur voulue de l'intervalle 26.
Si on le désire, l'enveloppe 10, les corps conducteurs de la chaleur et les douilles 22 peuvent être renfermés coaxialement dans un tube de matière isolante 29 maintenu radiale ment à distance, à l'extérieur des corps et des noyaux, au moyen d'anneaux remplissant l'in tervalle compris entre les extrémités dudit tube et les extrémités des douilles 22. Ces an- neaiLx 30 peuvent être en métal et être soudés ou fixés d'une mitre manière aux douilles 22. Les susdites vis d'arrêt 28 traversent la paroi du tube et les douilles 22 et empêchent ainsi le tube de se déplacer dans le sens longitu dinal.
A l'extérieur du tube, près des fonds des coupes 12 et 13, sont montées des bagues de contact 31 qui sont reliées électriquement, au moyen de fils conducteurs 32, auxdites coupes ou aux corps adjacents 21. Le dispo sitif est supporté par des organes de serrage faisant ressort 33, comme il est montré à la fig. 2, ces organes servant en même temps de conducteurs pour relier l'anode et la cathode au réseau d'alimentation en énergie électrique.
De la chaleur est produite lors du fonc tionnement du dispositif en raison de la dé charge à arc et du bombardement ionique et électronique. Par conduction, cette chaleur élève la température des corps 21. Ces corps sont, de préférence, en un métal tel que le cuivre ou l'aluminium, qui a un plus grand coefficient de dilatation que le métal dont sont faites les douilles 22 qui peuvent être en un alliage déjà mentionné, à savoir le Kovar ou un autre alliage ou métal ayant un coeffi cient de dilatation thermique plus bas que les dits corps.
En général, la chaleur produite provoquera une dilatation plus grande du corps 21 que de la douille, et à une certaine température prédéterminée, l'intervalle 26 entre le corps et la douille disparaîtra, per mettant ainsi un plus grand écoulement de chaleur, en vertu de la conduction vers le noyau et une dissipation de cette chaleur au moyen des ailettes de radiation. Pour parler d'une manière plus précise, l'action provoquant la fermeture de l'inter valle est graduelle au fur et à mesure que la température augmente et au premier instant de fermeture de l'intervalle, une onde froide>> se produira le long du corps à partir du noyau plus froid, de sorte que le contact sera inter rompu par suite de la contraction du corps qui en résulte.
Lorsque l'onde froide atteint la coupe formant électrode, elle réduit tem porairement la température de cette dernière, mais la production continue de chaleur dans celle-ci se manifeste de nouveau à travers le corps, de sorte que l'action de fermeture de l'intervalle se répète. Ainsi, une suite d'ouver tures et de fermetures de contact a lieu avec, de légères variations de la température de l'électrode, jusqu'à ce que l'alimentation en chaleur soit suffisamment. grande pour main tenir l'intervalle continuellement fermé.
En utilisant un corps de grande longueur, un intervalle de grandeur donnée sera fermé plus rapidement qu'un intervalle de la même grandeur, mais situé à l'extrémité d'un corps plus court. On a tiré profit de ce fait dans le présent exemple en -utilisant un corps 21 situé du côté de la cathode plus long que le corps 21 situé du côté de l'anode et ainsi, avec des intervalles 26 normalement de même gran deur, celui situé du côté de la cathode sera fermé à une température plus basse que celui situé du côté de l'anode, de sorte que la cathode est maintenue à une température de fonctionnement plus basse que l'anode.
Il y a, par conséquent, une période très longue pen dant laquelle la température sera maintenue sensiblement constante pour chacune des élec trodes, et cette période est indiquée au dia gramme de la fig. 4 entre des points critiques 34 et 34' correspondant à la fermeture ini tiale des intervalles et à la fermeture perma nente en 35 et 35' respectivement pour la cathode et l'anode. Sans indiquer les legères variations mentionnées ci-dessus, le dia gramme montre, avec la ligne horizontale entre les points indiqués, une température sen siblement constante après une augmentation rapide jusqu'à cette température.
Le tube 29 qui renferme les éléments de transmission de la chaleur, à savoir les corps 21 et les noyaux 24, et qui est isolant thermiquement et élec triquement, ne donne pas lieu seulement à un accroissement rapide de la température, mais assure aussi le maintien de la température à une valeur sensiblement constante, comme in diqué par le diagramme.
Comme on le sait, dans les ignitrons dont un exemple est montré au dessin, ou dans d'autres dispositifs d'un genre similaire, tel que les thyratrons, un agent gazeux est utilisé pour l'ionisation. De la vapeur de mercure s'élevant d'une cathode à bain de mercure est un moyen usuel. Au lieu de:
mercure, on peut aussi employer du potassium, du sodium, du cadmium, de l'étain ou un autre bain quel conque qui, à la température ambiante, n'est pas fluide, mais solide et dont la pression de vapeur est trop basse pour la mise en action d'un dispositif électronique à remplissage de gaz, mais qui peut être employé à des tempé ratures plus hautes que le mercure et qui est plus favorable au réglage de la température par refroidissement à l'air comme décrit ci- dessus. En employant un dispositif du genre décrit ci-dessus, et, par exemple, un bain de potassium, les radiateurs sont sujets à des variations de température dépendant de la charge, mais maintiennent la température in terne à une valeur approximativement cons tante pour de grandes variations de la charge.
Un exemple d'un dispositif électronique est un ignitron ayant. un bain de potassium comme cathode et pouvant. conduire en moyenne un courant de 60 ampères à une tem pérature ambiante de 300 C. Le potassium produira une pression de vapeur d'un mil lième de millimètre d'une colonne de mer cure, pression qui est favorable au fonc tionnement de l'ignitron à une température d'environ 1700 C.
Comme autre exemple, le cadmium produira une pression d'un mil lième de millimètre d'une colonne de mercure à une température de 1200 C et les ailettes radiantes seraient, par conséquent, un peu plus petites que pour le dispositif employant une cathode de potassium. En fonctionnement, le courant admis à l'ignitron fera fondre rapidement le bain cathodique (point de fusion du potassium 62,3 C). A toutes les charges, la cathode est la partie la plus froide des internes du dis positif, de sorte que le potassium s'évapore du bain et se recondense sur celui-ci sans conta miner l'anode et donner lieu à des arcs en retour.
En se référant à la fig. 4, montrant les températures en fonction de la charge, on verra que depuis une charge d'environ deux ampères correspondant aux points 34 et 34' où la fermeture initiale de l'intervalle 26 pour l'anode et pour la cathode a lieu, jus qu'à une charge d'environ 50 ampères corres pondant aux points 35, 35' où l'intervalle est maintenu fermé, la température de cathode reste à environ 1701 C,
tandis que l'anode se maintient à lune température d'environ 300 C, et la pression de vapeur à un micron.
Au-delà de 50 ampères, la température de cathode commence à augmenter et atteint la valeur de 2001 C à la pleine charge de 60 am pères. A cette température, la pression de va peur de potassium est 6,76 microns qui est encore une pression de fonctionnement avan tageuse correspondant à la pression existant à environ 401 C dans un dispositif à vapeur de mercure. On remarquera, en plus, que le dispositif peut être ajusté pour fonctionner à d'autres températures critiques ou cons tantes que celles indiquées au diagramme.
L'ajustement à la température constante désirée s'effectue en amenant d'abord les noyaux radiants par vissage en contact avec les corps de transmission de chaleur, puis en les éloignant de ceux-ci par dévissage dans la mesure nécessaire pour obtenir la tempéra ture désirée en fonctionnement. Pour obtenir les températures montrées au diagramme dans le dispositif représenté, on a trouvé qu'un intervalle d'environ 0,07 mm était acceptable. En pratique, cet intervalle est obtenu en adoptant un filetage de 60 pas sur suie distance de 25 mm du noyau radiant et de la douille; on éloigne alors le noyau ra diant du corps de transmission de chaleur en le dévissant d'environ 60 degrés angulaires.
L'emploi de la susdite matière Kovar pour la douille et du cuivre pour le corps de transmission de chaleur conduit au résultat montré par le diagramme. Il est à noter qu'on peut aussi utiliser un métal. alcalin tel. que le potassium ou le sodium au lieu de mer cure pour le bain cathodique, ce qui n'est pas seulement pratique, mais aussi très avanta geux et permet d'obtenir un plus grand ren dement et une chute d'arc réduite en com paraison d'un bain de mercure.