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MEMOIRE DESCRIPTIF à l' appud'une demande de BREVET D'INVENTION "MATIERE POUR ELECTRODES ET SON PROCEDE DE FABRICATION"
La présente invention est relative à des électrodes pour tubes électroniques et se rapporte spécialement à une matière particulièrement appropriée pour la fabrication de telles électrodes. L'invention est en outre relative à un.procédé de fabrication de cette matière. L'électrode suivant l'invention est établie en une tôle présentant de multiples perforations et pouvant être établie sous forme de bandes de ,nickel laminées à froid.
Une telle électrode en tôle perforée est établie de manière à posséder des qualités de dissipation de chaleur ana- logues à celles des-treillis métalliques utilisés jusqu'à @ présent, tout en étant-exempte de certains des inconvénients
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inhérents à l'emploi de tels treillis.
Jusqu'à présent, les bandes de nickel étaient perforées soit au moyen de poinçons qui produisaient dans la bande des perforations circulaires proprement découpées, soit en faisant passer cette bande entre deux cylindres dont l'un était pourvu de saillies et l'autre d'évidements, formant ainsi des bavures sur un côté de la bande, les bandes perforées de cette façon étant désignées comme bandes défoncées. Le poinçonnage des perforations proprement découpées dans la bande est une opération relativement lente et coûteuse, tandis que les bandes' défoncées peuvent être fabriquées à peu de frais.
Dans le procédé de fabrication des bandes défoncées, les saillies ou dents des cylindres perforateurs agissent d'abord de manière à repousser la bande. Ensuite, et pendant que la dite bande passe tangentiellement aux cylindres mâle et femelle, les débits sont forcées à travers la bande. Ce repoussage initial, suivi du défoncement de la tôle par les dents du cy- lindre mâle,a pour effet de laisser des bavures présentant des bords fortement déchiquetés. En outre, dès que les dents du cylindres mâle s'émoussent, les perforations sont susceptibles de perdre leur caractère uniforme. Lesbavures formant saillies ont pour effet de rendre difficile le maniement de la bande, son soudage aux fils de support, ainsi que le nettoyage de la bande.
En outre, ces bavures entravent considérablement la dissipation de la chaleur à travers les perforations. Dans les bandes métalliques défoncées généralement employées,la surface totale occupée par les perforations ne représente que 17 à 19% de la surface totale de la matière, de sorte que la bande intercepte une plus grande partie de la chaleur rayonnée que ce n'est le cas avec un treillis métallique, lequel, sous sa. forme actuellement utilisée, présente approximativement 33%
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,Un objet de la présente invention consiste à établir une matière perforée particulièrement appropriée pour la fabrication d'électrodes, qui présente tous les avantages et de la matière perforée proprement découpée et des tôles défoncées, tout en étant exemptes des désavantages de chacune de cellesci.
Un autre objet de l'invention consiste à établir une tôle du genre décrit, dans laquelle les perforations sont de gran- deur et d'aspect uniformes et dans laquelle la matière offre partout une résistance maximum.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un procédé nouveau et perfectionné pour fabriquer des tôles perforées du genre indiqué.
Les diverses caractéristiques de l'objet de l'invention permettant de réaliser les objets mentionnés ci-dessus et divers autres objets, ressortiront de la description qui suit , et des dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1,2 et 3 sont des vues schématiques des cylindres perforateurs mâle et femelle, montrant la manière dont ceuxci agissent sur une bande de tôle métallique, en exécutant les trois premières opérations du procédé perfectionné suivant l'invention.
Fig. 4 est une vue schématique des cylindres de pression utilisés pour exécuter l'opération finale du procédé.
Fig. 5 est une vue de détail en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de chacun des cylindres mâle et femelle montrés dans la Fig. l,réglés en vue d'exécuter la première opération du procédé, la coupe étant pratiquée suivant un plan perpendiculaire aux axes des cylindres.
Fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne 6-6 de la Fig. 5.
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Fig. 7 est une vue analogue à la Fig. 5, mais montrant les cylindres réglés en vue d'exécuter la deuxième opération du procédé.
Fig. 8 est une vue analogue à la Fig. 7, mais montrant les cylindres réglés en vue d'exécuter la troisième opération du procédé.
Fig. 9 est une vue de détail en coupe, montrant une portion de la matière, après que cette dernière a été soumise à l'action des cylindres perforateurs,comme montré en Fig. 5.
Fig. 10 est une vue similaire à la Fig. 9, montrant la matière après qu'elle a été soumise à l'action des cylindres perforateurs suivant Fig. 7.
Fig. Il est une vue de détail en coupe transversale de la matière,après que celle-ci a été soumise à toutes les opérations faisant partie du procédé perfectionné suivant l'invent ion.
Fig. 12 et 13 sont des vues de face, montrant deux côtés opposés de la matière achevée suivant l'invention, et
Fig. 14 est une vue d'élévation frontale ,partiellement brisée, d'un tube électronique tel que destiné aux récepteurs de radiodiffusion et comportant une grille-écran et une anode établies avec la matière ou tôle perfectionnée suivant l'inven- tion.
Pour réaliser le procédé perfectionné suivant l'invention, on peut utiliser une machine à perforer du type connu, pourvue de cylindres perforateurs mâle et femelle, dont le supérieur, c'est-à-dire le cylindre mâle, est entraîné et peut être rapproché ou éloigné du cylindre intérieur par des moyens de réglage.
Les cylindres perforateurs mâle et femelle respectivement 2 et 4, représentés dans les Fig. 1, 2 et 3 des dessins annexés,
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peuvent présenter la forme générale des cylindres perforateurs connus.
Le cylindre mâle 2 est pourvu de dents 6 disposées radia- lement, tandis que le cylindre femelle 4 présente des renfoncements 8. Pour former les dents 6, on pratique dans la surface du cylindre des rainures 10 à section en V dirigées dans le sens longitudinal du cylindre (Fig. 5), ainsi que des rainures similaires 12 orientées dans le sens périphérique de celui-ci (Fig. 6) . Après avoir formé ainsiles dents 6, on trempe le cylindre mâle. Ce dernier est alors mis en rotation au contact du cylindre femelle 4, de manière à amener les dents 6 à pénétrer dans la matière du cylindre femelle et à former ainsi les renfoncements correspondants 8. Le cylindre femelle est alors trempé, ce qui achève la formation des ,deux cylindres.
Le cylindre mâle présenta de préférence un diamètre légèrement plus grand que le cylindre femelle, de sorte, que, pendant la rotation des cylindres, les dents du cylindre mâle pénètreront dans différents renfoncements du cylindre femelle. Ce procédé pour former des dents et des creux dans des cylindres est bien connu dans la technique.
Les deux faces des dents 6, formées par les rainures longitudinales 10,peuvent présenter un angle de 30 , tandis que les deux faces des dites dents, formées par les rainures 12, peuvent enfermer un angle de 22 1/2 . Toutefois, l'inclinaison des faces des dents peut varier de manière à répondre à diffé rentes conditions.
Les tôles perforées employées généralement dans les lampes de T.S.F., notamment pour l'anode et la grille-écran, sont établies en nickel ou en alliage à base de nickel laminé à froid jusqu'à une épaisseur de 0,005 pouce approximativement.
Pour perforer la tôle d'après le procédé suivant l'invention,
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on fait d'abord passer une bande de tôle 14 entre les cylindres perforateurs 2 et 4 (Fig. 1). Cette opération produit dans la bande des perforations 15 comme représenté dans les Fig. 5 et 9. Les dents du cylindre mâle repoussent d'abord la tôle de la bande, étant donné que cette tôle est forcée par chaque dent du cylindre supérieur, dans le renfoncement correspondant du cylindre inférieur. Lorsque la limite d'élasticité de la tôle est atteinte, les dents défoncent la tôle et la pressent contre les parois des renfoncements du cylindre infé- rieur. Cette opération forme sur la face inférieure de la bande de tôle quatre .bavures 16 de forme plus ou moins triangulaire.
Pendant que les dents se retirent de la matière, les bavures 16 ont tendance à se courber vers l'intérieur, comme montré dans la Fig. 9, obturant ainsi partiellement les perforations .
La bande de tôle passe ensuite de préférence une deuxième fois entre les cylindres perforateurs (Fig. 2). Avant d'exécuter cette deuxième opération, il est préférable de diminuer légèrement la distance entre les cylindres, de manière que les dents du cylindre supérieur soient amenées à presser fortement la tôle contre les parois des renfoncements correspondants du
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cyl indr iiiférieur.
Cette deuxième opération a pour effet de redresser les bavures et de comprimer la matière de celles-ci, de telle manière que lorsque la tôle quitte les cylindres, les bavures occupent approximativement la position montrée dans la Fig. 10.
En outre, cette opération a pour effet d'agrandir légèrement les perforations.
On renverse alors la bande de tôle, de manière que les bavures se trouvent sur la face supérieure de celle-ci, après
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cylindres perforateurs. Avant d'exécuter cette dernière opération, on augmente la distance entre les cylindres, de manière à permettre aux dents du cylindre supérieur de pénétrer dans les intervalles entre les extrémités des bavures. Cette opération a pour effet d'écarter les extrémités des bavures de la manière montrée schématiquement dans la Fig. 8.
La bande passe ensuite entre les cylindres de pression 18 par l'action desquels les bavures écartées vers l'extérieur sont fortement pressées vers le bas, contre la face de la bande, comme montré dans les Fig. 11 et 13.
La bande perforée (Fig. 12 et 13) formée suivant le procédé perfectionné faisant l'objet de la présente invention comporte des perforations uniformément réparties, de forme et de dimensions uniformes. Lorsque la matière ainsiperforée doit servir à la construction d'électrodes pour tubes électroniques, les perforations sont de préférence prévues au nombre de mille vingt quatre (1024) par poucce carré approximativement. La superficie totale ou la plus petite surface pouvant être occupée par les perforations peut être de vingt-huit (28) à trente-cinq (35) pour cent de la superficie totale de la bande, suivant le degré de laminage final.
Au cours du dernier passage de la bande de tôle entre les cylindres perforateurs, comme montré dans la Fig. 8, les bouts des bavures des perforations avoisinantes sont pratiquement amenés à se toucher, comme on le voit au dessin. Après cette opération, le laminage de la bande a pour effet d'écraser plus ou moins les bavures et à les rabattre en les faisant chevaucher légèrement l'une sur l'autre, et à les serrer fortement, de telle manière que les bavures de chaque paire de perforations avoisinantes finissent par former une masse solide s'étendant entre les perforations, comme montré dans la Fig. 11. Un tel laminage de
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bavures a pour effet de renforcer notablement la bande de tôle entre les rangées de perforations, tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal de la bande.
Le laminage a en outre pour effet de lisser et d'aplatir les bavures d'une manière uniformes de façon que ces dernières ne présentent pas de saillies qui pourraient gêner la manipulation de la bande de tôle. L'uniformité des dimensions et de la forme des perforations n'est pas affectée par l'usure des dents des cylindres perforateurs, comme c'est le cas dans les tôles poinçonnées.
En augmentant la pression de laminage au cours de l'opération finale du procédé suivant l'invention,on peut modifier à volonté l'épaisseur totale de la bande de tôle.
La bande ainsi formée peut être facilement découpée et conformée de manière à constituer l'anode 20 ou la grille- écran 22 d'un tube électronique, comme représenté dans la Fig. 14.
Lorsque les tôles perforées suivant l'invention sont employées came électrodes, les arêtes arrondies des perforations permettent une dissipation maximum de la chaleur à travers celles-ci vers l'enveloppe extérieure ou ampoule en verre du tube. L'aplatissement uniforme des bavures sur la face de la bande et l'uniformité des dimensions et de la forme (les perforations ont pour effet que les électrodes établies avec la matière suivant l'invention auront des 'caractéristiques électriques et de dissipation de chaleur uniformes.
Bien qu'il soit préférable d'aplatir fortement les @avures contre la surface de la bande de tôle par le laminage fi.ial, comme décrit ci-dessus, on peut varier la pression de laminage et, dans certains cas, supprimer cette dernière
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DESCRIPTIVE MEMORY attached to an application for a PATENT OF INVENTION "MATERIAL FOR ELECTRODES AND ITS MANUFACTURING PROCESS"
The present invention relates to electrodes for electron tubes and relates especially to a material particularly suitable for the manufacture of such electrodes. The invention further relates to a process for the manufacture of this material. The electrode according to the invention is made of a sheet having multiple perforations and can be made in the form of cold rolled nickel strips.
Such a perforated sheet electrode is designed so as to possess heat dissipating qualities analogous to those of the metal meshes used heretofore, while being free from some of the drawbacks.
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inherent in the use of such trellises.
Until now, the strips of nickel were perforated either by means of punches which produced in the strip properly cut circular perforations, or by passing this strip between two cylinders, one of which was provided with projections and the other with recesses, thereby forming burrs on one side of the strip, the strips perforated in this way being referred to as knockout strips. Punching clean cut perforations into the web is a relatively slow and expensive operation, while knockout tapes can be made inexpensively.
In the process of manufacturing the punched strips, the protrusions or teeth of the perforating rolls first act to push back the strip. Then, and while said strip passes tangentially to the male and female cylinders, the flows are forced through the strip. This initial embossing, followed by the breaking of the sheet by the teeth of the male cylinder, has the effect of leaving burrs with strongly jagged edges. In addition, as soon as the teeth of the male cylinder become dull, the perforations are liable to lose their uniform character. The burrs forming protrusions have the effect of making it difficult to handle the strip, its welding to the support wires, as well as to clean the strip.
In addition, these burrs considerably hinder the dissipation of heat through the perforations. In the routed metal strips generally used, the total area occupied by the perforations represents only 17 to 19% of the total surface of the material, so that the tape intercepts more of the radiated heat than is necessary. case with a wire mesh, which under its. currently used form, approximately 33%
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It is an object of the present invention to provide a particularly suitable perforated material for the manufacture of electrodes, which has all the advantages of cleanly cut perforated material and routed sheets, while being free from the disadvantages of each of these.
Another object of the invention is to provide a sheet of the kind described, in which the perforations are of uniform size and appearance and in which the material offers maximum strength everywhere.
Another object of the invention is to establish a new and improved process for manufacturing perforated sheets of the kind indicated.
The various characteristics of the object of the invention making it possible to achieve the objects mentioned above and various other objects will emerge from the following description and from the accompanying drawings, in which:
Fig. 1, 2 and 3 are schematic views of the male and female perforating cylinders, showing the manner in which these act on a strip of metal sheet, by carrying out the first three operations of the improved method according to the invention.
Fig. 4 is a schematic view of the pressure cylinders used to perform the final operation of the process.
Fig. 5 is a detailed sectional view, on a larger scale, of a part of each of the male and female cylinders shown in FIG. l, adjusted to perform the first operation of the process, the cut being made in a plane perpendicular to the axes of the cylinders.
Fig. 6 is a sectional view taken along line 6-6 of FIG. 5.
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Fig. 7 is a view similar to FIG. 5, but showing the rolls adjusted to perform the second step of the process.
Fig. 8 is a view similar to FIG. 7, but showing the rolls set to perform the third step of the process.
Fig. 9 is a detailed sectional view, showing a portion of the material, after the latter has been subjected to the action of the perforating rolls, as shown in FIG. 5.
Fig. 10 is a view similar to FIG. 9, showing the material after it has been subjected to the action of the perforating rolls according to FIG. 7.
Fig. There is a detailed cross-sectional view of the material, after it has been subjected to all the operations forming part of the improved process according to the invention.
Fig. 12 and 13 are front views showing two opposite sides of the finished material according to the invention, and
Fig. 14 is a front elevational view, partially broken away, of an electron tube such as for broadcast receivers and having a screen grid and anode made with the improved material or sheet according to the invention.
To carry out the improved method according to the invention, it is possible to use a perforating machine of the known type, provided with male and female perforating cylinders, the upper part of which, that is to say the male cylinder, is driven and can be brought together. or removed from the inner cylinder by adjustment means.
The male and female perforating cylinders 2 and 4 respectively, shown in Figs. 1, 2 and 3 of the accompanying drawings,
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may have the general shape of known perforating cylinders.
The male cylinder 2 is provided with teeth 6 arranged radially, while the female cylinder 4 has recesses 8. To form the teeth 6, grooves 10 with a V-section directed in the longitudinal direction are formed in the surface of the cylinder. cylinder (Fig. 5), as well as similar grooves 12 oriented in the peripheral direction thereof (Fig. 6). After having thus formed the teeth 6, the male cylinder is quenched. The latter is then rotated in contact with the female cylinder 4, so as to cause the teeth 6 to penetrate the material of the female cylinder and thus to form the corresponding recesses 8. The female cylinder is then hardened, which completes the formation. of, two cylinders.
The male cylinder preferably has a slightly larger diameter than the female cylinder, so that, during the rotation of the cylinders, the teeth of the male cylinder will penetrate into different recesses of the female cylinder. This method of forming teeth and hollows in cylinders is well known in the art.
The two faces of the teeth 6, formed by the longitudinal grooves 10, can have an angle of 30, while the two faces of said teeth, formed by the grooves 12, can enclose an angle of 22 1/2. However, the inclination of the teeth faces can vary to meet different conditions.
The perforated sheets generally employed in T.S.F. lamps, especially for the anode and the screen grid, are made of nickel or a cold rolled nickel base alloy to a thickness of approximately 0.005 inch.
To perforate the sheet according to the method according to the invention,
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a strip of sheet metal 14 is first passed between the perforating rolls 2 and 4 (FIG. 1). This operation produces perforations 15 in the web as shown in Figs. 5 and 9. The teeth of the male cylinder first push the sheet metal from the strip, since this sheet is forced by each tooth of the upper cylinder, into the corresponding recess of the lower cylinder. When the elastic limit of the sheet is reached, the teeth knock out the sheet and press it against the walls of the recesses of the lower cylinder. This operation forms on the underside of the sheet metal strip four burrs 16 of more or less triangular shape.
As the teeth retreat from the material, the burrs 16 tend to curve inward, as shown in FIG. 9, thus partially sealing the perforations.
The sheet metal strip then preferably passes a second time between the perforating rolls (Fig. 2). Before performing this second operation, it is preferable to slightly decrease the distance between the rolls, so that the teeth of the upper roll are caused to strongly press the sheet against the walls of the corresponding recesses of the cylinder.
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lower cyl.
This second operation has the effect of straightening the burrs and compressing the material thereof, so that when the sheet leaves the rolls the burrs occupy approximately the position shown in FIG. 10.
In addition, this operation has the effect of slightly enlarging the perforations.
The strip of sheet metal is then reversed, so that the burrs are on the upper face thereof, after
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perforating cylinders. Before performing this last operation, the distance between the rolls is increased, so as to allow the teeth of the upper roll to penetrate into the gaps between the ends of the burrs. This operation has the effect of spreading the ends of the burrs apart in the manner shown schematically in FIG. 8.
The strip then passes between the pressure cylinders 18 by the action of which the outwardly spread burrs are strongly pressed downward against the face of the strip, as shown in Figs. 11 and 13.
The perforated strip (Figs. 12 and 13) formed according to the improved process which is the object of the present invention has uniformly distributed perforations of uniform shape and size. When the material thus perforated is to be used in the construction of electrodes for electron tubes, the perforations are preferably provided in the number of approximately one thousand and twenty four (1024) per square inch. The total area or the smallest area that can be occupied by the perforations may be from twenty-eight (28) to thirty-five (35) percent of the total area of the strip, depending on the degree of final rolling.
During the last pass of the sheet metal strip between the perforating rolls, as shown in Fig. 8, the tips of the burrs from the neighboring perforations are practically brought into contact, as can be seen in the drawing. After this operation, the rolling of the strip has the effect of crushing more or less the burrs and of folding them back by making them overlap slightly one on the other, and to tighten them strongly, so that the burrs of each pair of neighboring perforations eventually form a solid mass extending between the perforations, as shown in Fig. 11. Such a rolling of
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burrs have the effect of significantly reinforcing the sheet metal strip between the rows of perforations, both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the strip.
The rolling further has the effect of smoothing and flattening the burrs in a uniform manner so that the latter do not have protrusions which could interfere with the handling of the sheet metal strip. The uniformity of the dimensions and shape of the perforations is not affected by the wear of the teeth of the perforating cylinders, as is the case with punched sheets.
By increasing the rolling pressure during the final operation of the process according to the invention, the total thickness of the sheet metal strip can be modified at will.
The strip thus formed can easily be cut and shaped so as to constitute the anode 20 or the screen grid 22 of an electron tube, as shown in FIG. 14.
When the perforated sheets according to the invention are employed as electrodes, the rounded edges of the perforations allow maximum dissipation of heat through them towards the outer casing or glass bulb of the tube. The uniform flattening of the burrs on the face of the web and the uniformity of size and shape (the perforations cause the electrodes made with the material according to the invention to have uniform electrical and heat dissipating characteristics. .
Although it is preferable to strongly flatten the burrs against the surface of the sheet metal strip by the fi.ial rolling, as described above, the rolling pressure can be varied and, in some cases, the latter eliminated.