Tube à décharge La présente invention a pour objet un tube à décharge et pour but de fournir un tel tube écono mique et mécaniquement résistant, pouvant fonction ner à une puissance élevée et se prêtant à un refroi dissement forcé efficace au moyen d'un réfrigérant qui peut être un gaz ou un liquide. Un tel tube peut être un thyratron à haute puissance, par exemple rem pli d'hydrogène.
Dans divers types de tubes à décharge et en par ticulier dans les thyratrons à haute puissance, il se produit à l'une au moins des électrodes une quantité de chaleur importante. Dans le cas des thyratrons de puissance notamment, une grande quantité de chaleur est produite au niveau des grilles, spécialement sur la grille dite seconde grille, et une limitation de puis sance résulte souvent du refroidissement imparfait de cette grille. Dans de nombreux tubes, y compris les thyratrons de puissance, d'autres électrodes, et en par ticulier l'anode, nécessitent un refroidissement quand de fortes puissances doivent être produites par un tube de dimension relativement réduite.
Un tube qui tend par lui-même à assurer un refroidissement forcé efficace présente de très grands avantages et on a cherché à obtenir un tube qui, en ce qui concerne le refroidissement, soit très supérieur aux tubes connus et dans lequel les électrodes sont logées dans une enveloppe ordinaire plus ou moins cylindrique et dont le refroidissement puisse être assuré en forçant le réfrigérant à l'extérieur de l'enveloppe. Un tel refroi dissement est efficace si on munit la partie de l'anode extérieure à l'enveloppe d'ailettes externes ou d'autres dispositifs semblables disposés dans le courant du réfrigérant.
Le tube faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe hermétiquement scellée comportant une paroi interne composée de forme générale cylindrique dont une partie au moins de la longueur est en métal, la lon gueur restante étant en matière isolante, cette paroi constituant la paroi d'un conduit pour un réfrigérant passant axialement à travers le tube, les autres parois de l'enveloppe étant disposées extérieurement à ladite paroi interne et s'étendant autour de celle-ci de manière à former un espace hermétiquement scellé encerclant le conduit, une au moins des électrodes du tube, qui présente une forte charge thermique, étant en très bonne relation de conduction thermique avec ladite partie métallique du conduit.
Cette électrode comprend de préférence une par tie annulaire creuse dont la paroi interne est consti tuée par cette longueur métallique.
Cette électrode peut comprendre une partie interne annulaire creuse dont la paroi interne est constituée par ladite longueur métallique et une par tie externe également annulaire et creuse encerclant la partie interne à une certaine distance de celle-ci, la partie externe étant supportée par une paroi de support externe de forme générale cylindrique coaxiale avec le conduit du réfrigérant.
La matière isolante peut être une matière cérami que, bien qu'on puisse utiliser d'autres matières isolantes.
Quand c'est nécessaire, chacune des électrodes peut être d'une structure à double paroi ou supportée par une telle structure agencée pour le passage du réfrigérant. Dans un tube dont une électrode com porte des parties interne et externe annulaires creu ses, la partie externe encerclant la partie interne à distance de celle-ci et la paroi interne de la partie interne étant constituée par ladite longueur métallique du conduit du réfrigérant, cette longueur métallique peut présenter des ouvertures donnant accès au réfri gérant à l'intérieur de ladite partie interne. Dans ce cas, on peut utiliser au moins un tuyau pour le réfri gérant,
hermétiquement scellé et enjambant l'espace entre les parties externe et interne, pour laisser pas ser le réfrigérant de l'intérieur de la partie interne à l'intérieur de la partie externe, le réfrigérant qui a passé à travers lesdites parties et à travers le tuyau étant recueilli à partir de l'intérieur de la partie externe.
Dans le cas d'un thyratron, ce dernier peut com prendre une enveloppe hermétiquement scellée com portant une paroi composée interne de forme géné rale cylindrique dont la partie intermédiaire de la lon gueur est métallique, cette paroi composée consti tuant un conduit de réfrigérant s'étendant axialement à travers le thyratron, un manchon externe isolant entourant coaxialement une longueur isolante formant une extrémité de la paroi du conduit, une anode annulaire disposée entre le manchon et ladite lon gueur isolante du conduit et scellée à ces éléments,
une seconde grille comprenant une partie annulaire interne creuse dont la paroi interne est constituée par la longueur métallique de la paroi du conduit et une partie externe annulaire encerclant la partie interne à distance de celle-ci, la partie interne étant scellée à la longueur isolante de la paroi du conduit et la par tie externe étant scellée au manchon, les parties interne et externe comportant des parois extrêmes fai sant face à une paroi de l'anode et espacées en direc tion axiale de cette paroi,
un second manchon isolant coaxial avec le premier et de même diamètre disposé d'une part, entre une paroi radiale de la partie externe de ladite grille et scellé à une extrémité de celle-ci et, d'autre part, une électrode d'amorçage, le second manchon étant scellé à son autre extrémité à un côté de cette électrode d'amorçage annulaire per pendiculaire à l'axe du tube et .dont l'extrémité cir culaire interne est approximativement opposée à l'espace entre les parties interne et externe de ladite grille,
un troisième manchon coaxial aux deux pre miers et de même diamètre et scellé à l'une de ses extrémités à l'autre côté de l'électrode d'amorçage, un écran de cathode comprenant une partie cylindri que coaxiale et scellé à l'une de ses extrémités à l'autre extrémité du troisième manchon, une cathode disposée dans l'espace annulaire entre la partie cylin drique de l'écran de cathode et une autre longueur isolante du conduit du réfrigérant, et des moyens complétant l'enveloppe et dans lesquels la cathode et les parties actives de l'écran de cathode, de l'électrode d'amorçage, de la seconde grille et de l'anode sont disposées.
Dans le cas d'un thyratron à hydrogène à cathode chauffée indirectement, l'enveloppe peut comprendre aussi un espace logeant au moins une capsule d'hydrogène destinée à assurer le remplissage en hydrogène, des corps de chauffe électriques de la capsule et des connexions entre les moyens de chaut fage de la cathode et lesdits corps de chauffe. La paroi interne de la partie interne de la seconde grille peut présenter des ouvertures assurant une com munication entre l'intérieur du conduit et l'intérieur de ladite partie- interne, et le tube peut comprendre des tuyaux assurant une communication entre les intérieurs des parties interne et externe en travers de l'espace entre ces parties, et des moyens permettant la sortie du réfrigérant à partir de l'intérieur de la par tie externe.
Le réfrigérant peut être, par exemple, de l'air ou de l'huile de transformateur.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du tube objet de l'invention la fig. 1 en est une coupe axiale partielle, la fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1, et la fig. 3 est une vue en plan correspondant à la fig. 1 dans laquelle un organe a été retiré.
Le tube représenté est un thyratron de puissance rempli d'hydrogène. Son enveloppe est très différente de celle d'un tube connu et comprend un conduit axial 1 s'étendant le long de la partie moyenne du tube dont les diverses électrodes sont disposées autour de ce conduit. Ce dernier est composé, en fait, de longueurs constituées respectivement par une matière isolante, de préférence céramique, et par un métal. La partie du conduit disposée en haut en regardant la fig. 1 comprend un cylindre 2 d'une matière céra mique disposé coaxialement et à distance d'un man chon externe 3 également en matière céramique.
Dans l'espace compris entre les éléments 2 et 3 et autour de la partie supérieure du conduit est mon tée une anode 4 annulaire à section en U dont le côté ouvert est en haut et dont les parois cylindri ques parallèles sont scellées aux éléments 2 et 3. Tout de suite au-dessous de l'anode 4 est montée une grille, dite seconde grille, qui comprend deux éléments sépa rés 5 et 6. L'élément 5 est un anneau creux présen tant un léger épaulement entre une paroi cylindri que 5a et une autre paroi cylindrique 5b d'un dia mètre plus faible, la seconde paroi 5b présentant le même diamètre que le cylindre 2 et constituant une longueur métallique de la paroi du conduit 1.
La paroi externe de l'élément 5 présente également un épaulement et comprend deux parties cylindriques 5c et 5d.
Le second élément 6 comprend des parois externe 6a et interne 6b, la première étant scellée au man chon 3 et la seconde s'étendant au-dessous de la première et se continuant par une paroi annulaire 6c qui délimite un jeu 6d permettant l'accès à l'intérieur de l'élément 6. Les parois supérieures 5e et 6e des éléments 5 et 6 sont coplanaires. Elles font face à la paroi annulaire de l'anode 4 et sont placées à dis tance de cette paroi. Les parois 5c et 6b sont à dis tance l'une de l'autre et définissent un jeu cylindrique pour l'écoulement des électrons dans une direction parallèle à l'axe du tube.
La grille d'amorçage 7 du thyratron est de forme annulaire et creuse ; elle est constituée par une feuille métallique repliée sur elle-même dont le pli rentrant se projette dans le tube. L'une des deux parois parallèles de la grille 7 est scellée à une extré mité d'un court manchon 8 en matière céramique dont l'autre extrémité est scellée à la paroi 6c. L'autre paroi de la grille 7 est scellée à une extrémité d'un autre court manchon 9 de matière céramique. Les éléments de céramique 3, 7 et 9 présentent tous le même diamètre.
L'extrémité supérieure de la paroi 5b est scellée à l'extrémité inférieure du cylindre 2 et l'extrémité inférieure de la paroi 5b est scellée à l'extrémité supé rieure d'un cylindre 10 en matière céramique qui forme aussi une partie de la paroi du conduit 1. Un écran de cathode 11 creux entoure coaxialement le cylindre 10, cet écran étant formé d'une feuille métal lique pliée pour constituer une partie annulaire lla et une partie cylindrique 11b. La partie annulaire 11a est scellée à l'extrémité inférieure du manchon 9.
Dans l'espace entre la partie cylindrique 11b et le cylindre 10 de céramique est montée une cathode qui peut être une cathode simple de forme annu laire ou, comme représenté, qui peut être formée d'un certain nombre d'unités cathodiques similaires disposées en anneau autour du conduit. Ces unités cathodiques sont du type à chauffage indirect et sont de construction connue représentée ici très schéma tiquement. Le chauffage est assuré par des corps de chauffe 12.
Au-dessous du cylindre 10 de céramique est monté un autre cylindre 13 également en matière céramique qui forme aussi une partie de la paroi centrale du conduit et qui est entouré par un man chon 14 de matière céramique qui présente le même diamètre que la partie cylindrique llb de l'écran cathodique et qui est scellé à l'extrémité inférieure de cette dernière. Dans l'espace entre le cylindre 13 et le manchon 14 sont montés des réservoirs d'hydro gène de forme connue, par exemple des tubes de palladium remplis d'hydrogène autour desquels sont enroulés des corps de chauffe 15. Dans l'exemple représenté, ces corps de chauffe sont montés en paral lèle avec les corps de chauffe de la cathode, mais cette disposition n'est pas obligatoire et des con nexions séparées peuvent être utilisées.
Les con nexions des corps de chauffe sont indiquées par la référence 16 et d'autres connexions non représentées sont utilisées par la cathode ou les unités cathodiques. Un anneau métallique 17 de fermeture est scellé à la partie inférieure du cylindre 13 et du manchon 14.
Avec la construction décrite et en supposant que la paroi 56 est une paroi pleine non perforée, l'enveloppe hermétiquement scellée du tube com prend la partie de la paroi du conduit disposée entre l'anneau 17 et la face annulaire de l'anode 4, cette face annulaire, la partie du manchon 3 entre la face annulaire et la paroi 6e, cette paroi 6e, les parois 6b et 6c, le manchon 8, la grille 7, le manchon 9, l'écran de cathode 11, le manchon 14 et l'anneau de fermeture 17.
Un très bon refroidissement peut être obtenu en pompant de l'air, de l'huile de transforma teur ou tout autre réfrigérant le long du conduit cen tral, car la paroi 5c de la seconde grille, où une grande quantité de chaleur est créée, est en excel lente relation de conduction thermique avec la paroi 5b qui forme elle-même une partie du conduit. Le refroidissement de l'anode 4 est également très effi cace. En outre, la construction creuse de la grille d'amorçage et de l'écran de cathode facilite considé rablement le refroidissement de ces électrodes, bien que ces éléments ne soient pas nécessairement creux.
Si on le désire, une ou plusieurs des électrodes creuses, soit la grille d'amorçage et l'écran de cathode dans l'exemple représenté, peuvent être refroidies de façon forcée en pompant le réfrigérant à travers ces électrodes grâce à leur construction creuse constituant un canal pour le réfrigérant à travers ces électrodes. La paroi 5b peut présenter aussi des ouvertures de façon que le réfrigérant provenant du conduit puisse entrer dans l'élément 5. Dans ce cas, cette paroi ne constitue plus une partie de l'enveloppe hermétique ment scellée, mais sa place comme partie de l'enve loppe est prise par les parois restantes de l'élément 5.
Si des ouvertures d'accès du réfrigérant sont ména gées dans la paroi 5b, il est préférable d'utiliser des tuyaux pour le réfrigérant allant de l'intérieur de l'élément 5 à l'intérieur de l'élément 6 de façon à former des passages pour le réfrigérant entre le con duit 1 et le jeu<I>6d.</I> On a représenté trois de ces tuyaux 18 à la fig. 3. Par un espacement angulaire approprié de ces tuyaux autour de l'axe, un courant de réfrigérant suffisant peut être obtenu sans inter férence appréciable avec le courant d'électrons s'écoulant entre les parois 5c et<I>6b.</I>
Il est évident que les réservoirs d'hydrogène pour raient être logés ailleurs que dans l'espace annulaire au-dessous de la cathode.