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Tubes redresseurs monophasés à vapeur de mercure.
La présente invention se réfère aux tubes redresseurs monophasés à vapeur de mercure dont le récipient à décharges se compose de parties métalliques et de parties en verre reliées entre elles de 'façon étanche, par fusion du verre, et est, le cas échéant, refroidi par des moyens artificiels.
Jusqu'à présent, les tubes redresseurs ioniques à cathode en mercure ou à cathode à incandescence comportaient usuellement un récipient à décharges soit principalement en verre, soit en métal.
Les redresseurs en verre se distinguent par une parfaite étanchéité au vide de leur récipient, ce qui dispense
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de faire le vide encore après la mise au point du tube et lorsque le tube est en service, tandis que les garnitures d'étanchéité qu'on utilise toujours dans le cas des redres- seurs métalliques et qui forment bride dans la plupart des cas exigent que l'on continue à faire le vide lorsque le tube est en service.
La capacité de courant du redresseur e;.- verre est comprise entre des limites.bien déterminées du ait qu'au dessus d'une limite donnée les dimensions dévie ment telles qu'on ne peut pas les réaliser pour des raisons se rapportant à la technique du verre, de sorte qu'un tube redresseur en verre même pour environ 100 amp. entraîne déjà certaines complications tant pour la fabrication que pour divers or- ganes de l'appareil, par exemple au point de vue du refroi- dissement. Cependant, dans le cas des redresseurs métalliques, l'appareil est rendu beaucoup plus coûteux par la pompe à vide et les dispositifs connexes ainsi que par les instru- ments de mesure et cette augmentation des frais n'est que légèrement moindre pour les petits redresseurs que pour les grands redresseurs.
Il y a donc une zone intermédiaire comprise environ entre 100 et 300 amp. dans laquelle les difficultés entrai- nées par le récipient à décharges laissent apparaître moins avantageuse l'utilisation du redresseur en verre, tandis que le prix relativement élevé du redresseur métallique est une gêne importante pour son utilisation.
Dans le cas des tubes redresseurs à cathode en mer- cure on peut écarter ces inconvénients en réalisant un dis- positif qui, pour la capacité de courant indiquée, a un très faible encombrement, ce qui est possible d'une part en ayant soin que le tube comporte des parois métalliques aui permet- @ -
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tent de le refroidir facilement par des moyens artificiels et d'autre part par l'utilisation de scellements en verre qui permettent de supprimer la nécessité de continuer à faire le vide lorsque le tube est en service.
Dans le cas'des tubes redresseurs à plusieurs anodes, la réalisation du récipient à décharges est sensiblement plus compliquée que dans le cas des tubes à une anode et les risques d'une décharge à contre-sens sont bien plus grands. Un tube redresseur à une seule anode présente donc des avantages sensibles tant au point de vue de la fabrication que pour le service.
Lorsqu'on emploie un procédé de scellement hermétique comme décrit dans le brevet N . on peut supprimer l'utilisation de garnitures d'étanchéité à brides et on peut se passer de la pompe à vide comme partie essentielle de l'appareil redresseur pour le service du tube.
En s'appuyant sur ces considérations on a déjà fabriqué des tubes redresseurs facilement utilisables à cathode à incandescence activée, mais la réalisation d'un tube redresseur de ce genre à cathode en mercure n'a pas rénssi jusqu'ici.
Les expériences révélèrent que les endroits de scellement entre le verre et le métal constituaient les parties le plus facilement endommagées du tube. Lorsqu'on cherchait à réaliser des tubes de faible encombrement, tant la décharge que le mercure projeté dans toutes les directions provoquaient fréquemment l'éclatement des scellements.
Suivant l'invention, un tube redresseur monophasé à vapeur de mercure comportant un récipient à décharges à peu près cylindrique se composant de parties en métal et de parties en verre reliées entre elles de façon étanche, par fu- ;ion du verre, et le cas échéant, refroidi par des moyens ar-
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tificiels, est caractérisé en ce que le mercure cathodique est logé dans la partie inférieure en métal du récipient à décharges, que le tube comporte immédiatement au-dessus un dispositif servant à l'allumage et, le cas échéant, à maintenir une décharge auxiliaire,
tandisqu'au dessus de ce dispositif est disposée une anode dont l'axe est parallèle à celui du récipient et que la partie du tube qui contient les scellements entre les parties métalliques et les parties en verre de la paroi du récipient est séparée de la chambre à décharges proprement dite en raison même de sa construction ou par des écrans interposés.
On peut effectuer cette séparation de manière que l'espace qui contient les pièces à protéger contre la décharge soit séparée de la chambre à décharges proprement dite à la surface externe de l'anode principale, de sorte que seule la partie inférieure de l'anode principale ou, le cas échéant, la surface antérieure de cette dernière se trouve dans la chambre à décharges proprement dite.
Le moyen le plus simple d'obtenir ce résultat consiste à séparer de la chambre à décharges proprement dite l'espace qui contient les pièces à protéger contre la décharge de manière que la surface externe de l'anode ne soit séparée de la paroi du récipient que par une fente étroite.
On peut aussi obtenir cette protection du scellement au moyen d'une pièce qui, sans diminution de l'isolement requis entre l'anode et le récipient cathodique ou les électrodes auxiliaires, empêche la décharge et le mercure projeté dans toutes les directions d'entrer dans l'intervalle qui existe entre eux. On atteint ce résultat avantageusement en disposant une ou plusieurs pièces isolantes résistant à la chaleur de manière à séparer de la chambre à décharges propre-
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ment dite la partie qui contient les scellements entre les parties métalliques et les parties en verre de la paroi du récipient.
Tant en ce qui concerne la disposition de l'anode principale, des électrodes d'allumage. et des électrodes au- xiliaires, que la disposition des fils d'alimentation de toutes ces électrodes, un tube redresseur à vapeur de mercu- re conforme à l'invention peut être réalisé avantageusement de manière que le support d'anode traverse d'une manière étanche la partie supérieure du tube suivant l'axe de celle-ci et que les supports des électrodes d'allumage et des électro- des auxiliaires, qui sont répartis de préférence uniformément, sur la circonférence, et sont logés dans dès évidements de l'anode parallèles à l'axe de celle-ci, passent, à l'exté- rieur du cylindre anodique, sur la surface de celui-ci, avec interposition d'un isolarit, et soient reliés, au-dessus de l'anode,
aux fils conducteurs qui traversent de façon étan- che la partie supérieure en verre du tube.
Surtout dans le cas des tubes redresseurs pour des courants très élevés, il peut convenir d'utiliser une autre réalisation de l'anode dans laquelle une pièce métallique annulaire servant à la fixation. et à l'alimentation de l'ano- de fait corps avec la paroi cylindrique du récipient à dé- charges de sorte qu'une liaison facile pour le conducteur d'alimentation de l'anode, qui est traversé par des courants très forts, et une disposition facile des fils d'alimentation des électrodes d'allumage et des électrodes auxiliaires est obtenue au centre de la partie supérieure du tube, surtout lorsqu'un alésage central du cylindre anodique permet le passage des supports des électrodes auxiliaires depuis la partie inférieure du tube jusqu'à la partie supérieure.
De plus, des conditions très favorables quant au poids et àla @
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surface de l'anode en tenant compte de sa charge de courant, sont obtenues de la sorte. On peut remplir ces conditions avantageusement en fixant l'anode, qui est exécutée sous la forme d'une pièce à alésage central, à une partie métallique annulaire de la paroi du récipient qui est isolée des autres parties métalliques de cette paroi par des parties en verre et en faisant passer les supports des électrodes d'allumage et des électrodes auxiliaires à travers l'alésage central de l'anode le long de la surface anodique interne dont ils sont isolés et en les reliant, au-dessus du scellement anodique, à des conducteurs de courant traversant de façon étanche la partie supérieure en verre du tube.
Comme les tubes redresseurs à vapeur de mercure conformes à l'invention sont construits de manière à ne comprendre qu'une seule anode, il est indispensable que chaque tube soit muni non seulement du dispositif d'allumage qui sert à la formation de la tache cathodique sur la surface en mercure de la cathode, mais encore d'un circuit auxiliaire dont le courant de décharge maintient la tache cathodique dans les intervalles compris entre les pulsations du courant de la décharge principale.
On peut effectuer l'allumage en soulevant électro- nagnétiqueent une électrode plongeante ou encore en utilisant une cathode à incandescence auxiliaire, les deux moyens étant connus en eux-mêmes dans la pratique.
On peut mettre à exécution le principe mentionné en premier lieu en suspendant une ou plusieurs électrodes auxiliaires plongeant dans le mercure cathodique à une armature en fer disposée, au-dessus de l'anode principale, de manière à pouvoir monter, et en plaçant au-dessus de l'armature un électro-aimant dont la bobine est située en dehors et
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sur la partie supérieure du tube redresseur, ce qui permet de soulever les électrodes auxiliaires électromagnétiquement hors du mercure cathodique au moyen d'un courant continu on encore d'un courant alternatif.
Comme lors de l'amorçage de l'arc le tube redresseur ne fonctionne évidemment pas encore comme redresseur, il est indispensable dans le cas d'un courant continu d'exciter l'électrode, au moins lors de l'amorçage, au moyen d'une source de courant continu séparée constituée, le cas échéante par un redresseur auxiliaire. Il n'est pas nécessaire que la tension utilisée pour soulever l'électrode d'allumage ait la même valeur que celle utilisée pour la décharge auxiliaire, si l'on fait passer le courant continu utilisé pour.soulever l'électrode en établissant tout simplement un contact au moyen d'un- électrode plongeant dans le mercure cathodique, parceque dans ce cas on n'a pas besoin d'appliquer dans le circuit la tension nécessaire pour faire jaillir une décharge.
Si donc le dispositif d'amorçage agencé de manière quune électrode plongeante établisse un contact avec la surface du mercure cathodique lorsque le tube redresseur est privé de courant, est monté en série dans un montage dit d'interruption automatique avec la bobine d'électro qui sert à soulever l'électrode, il est possible de soulever du mercure cathodique tant cette électrode plongeante qu'un certain nombre d'anode auxiliaires au moyen du courant à basse tension continu, ce qui aura pour effet de produire aux anodes auxiliaires, qui sont intercalées de la manière ordinaire dans un montage redresseur auxiliaire;
une décharge qui assure le maintien de la tache cathodique, tandis que le circuit de courant continu auxiliaire séparé ne sera parcouru par aucun courant, pour autant que sa tension n'excède pas la tension
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d'arc de la décharge principale ou de la décharge auxiliaire ou que sa polarité soit telle que sa borne négative est re- liée à l'électrode auxiliaire non-émettrice.
Pour un tube redresseur conforme à l'invention on peut remplir ces conditions avantageusement en faisant en sorte que la bobine d'électro par laquelle, lorsque les élec- trodes auxiliaires plongent dans le mercure cathodique, les électrodes plongeantes sont soulevées par l'intermédiaire de l'une des électrodes plongeantes et du mercure cathodique soit intercalée dans un circuit de courant continu dont la tension n'excède pas la tension d'arc de la décharge princi- pale et de la décharge auxiliaire ou dont la borne négative est reliée à cette électrode auxiliaire, tandis que, lorsque les electrodes auxiliaires sont soulevées hors du mercure cathodique, la bobine d'électro constitue, en série avec la source de courant de la décharge auxiliaire, un circuit fer- mé à travers le trajet de décharge auxiliaire et le mercure cathodique.
Un montage réponaant à ces conditions est établi de préférence, de la manière suivante. Le mercure cathodique est connecté à travers la bobine d'électro à la borne de raccor- dement cathodique de la source de courant de la décharge auxiliaire dont les raccordements anodiques sont connectés à des anodes auxiliaires qui, lorsque les électrodes plon- , geantes occupent leur position inférieure, sont immergées dans le mercure cathodique.
L'une des bornes de courant con- tinu d'un redresseur auxiliaire raccordé, le,cas échéant, du côté du courant alternatif, à un enroulement du transforma- teur d'alimentation du tube, est reliée au point de connexion entre la bobine d'électro et la source de courant de la dé- charge auxiliaire, tandis que l'autre borne de courant con- @
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tinu du redresseur auxiliaire est connectée à une électrode auxiliaire qui, lorsque les électrodes plongeantes occupent leur position inférieure, est immergée dans le mercure cathodique, de sorte que le redresseur auxiliaire et la bobine d'électro constituent un circuit qui est fermé dans la position inférieure des électrodes plongeantes et ouvert dans la position supérieure de ces électrodes, tandis que les anodes auxiliaires,
en occupant leur position inférieure, sont court-circuitées à travers le mercure cathodique et en occupant leur position supérieure sont intercalées dans un circuit de décharge auxiliaire, fermé à travers la source de courant de la décharge auxiliaire et la bobine d'électro, de manière telle que le courant continu de ce circuit parcoure la bobine d'électro.
Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, on peut aussi utiliser un courant alternatif pour soulever une électrode plongeante, mais seulement si l'on fait en sorte que la bobine d'électro soit intercalée dans le circuit de la décharge auxiliaire d'une manière telle que les courants qui circulent lorsque les électrodes plongeantes sont immergées dans le mercure cathodique ne puissent pas suivre d'autres trajets en évitant la bobine d'électro, ce qui serait le cas, par exemple, pour une bobine d'électro intercalée dans le circuit cathodique de la décharge auxiliaire, si les anodes auxiliaires de toutes les phases établissaient simultanément un contact avec le mercure, de sorte que les courants de court-circuit passeraient de phase à phase tout en évitant le circuit cathodique qui passe du point neutre au mercure cathodique.
On peut écarter cet inconvénient dans le cas d'un circuit de décharge auxiliaire polyphasé dont le point neutre est connecté à la cathode en mercure, en réalixant la bobine d'électro au moyen de bobines'-auxiliaires dont le nombre
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correspond à celui des phases d'anode auxiliaire et en intercalant ces bobines auxiliaires dans les conducteurs d'alimentation des anodes auxiliaires correspondantes de manière que les courants anodiques du tube redresseur produisent dans la bobine d'électro des champs magnétiques dirigés uniformément et qu'une seule des anodes auxiliaires soit reliée mécaniquement à l'armature de l'électro.
Lorsque dans ce cas le tube n'est parcouru par aucun courant, cette anode auxiliaire établit un¯contact avec le mercure cathodique et relie la partie correspondante de la bobine d'électro à la phase d'anode auxiliaire correspondante en formant un circuit fermé, mais dans sa position supérieure elle est intercalée, de même que les autres anodes auxiliaires et d'une manière identique, dans le montage redresseur polyphasé qui constitue le circuit de décharge auxiliaire .
D'autre part, un tube redresseur conforme à l'invention peut cependant, être amorcé, même dans les intervalles du courant de décharge auxiliaire, avec maintenance de la conductivité de son trajet de décharge dans la direction de passage, d'une manière telle que, tout en se passant de toutes les pièces mobiles dans la chambre à décharges, on utilise un dispositif comprenant, en vue de l'amorçage de l'arc, une cathode à incandescence auxiliaire reliée électriquement au mercure cathodique et disposée à proximité immédiate de celui-ci.
Cependant, ce moyen d'amorçage, qui est connu en lui-même, présente cet inconvénient qu'il est parfois difficile de maintenir la cathode à incandescence auxiliaire à l'anri de la décharge principale ,?prias l'amorçage, do manlère que le courant de décharge parcoure en substance la tache cathodique, ainsi que ce doit être le cas pour la charge or-
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dinaire du tube, et que la cathode à incandescence auxiliaire soit protégée contre une détérioration prématurée par le courant de décharge ordinaire. Il convient dans ce but de disposer la cathode auxiliaire à proximité immédiate de la cathode principale, mais de la blinder efficacement par rapport à la décharge et à la tache cathodique.
Dans ce cas, la cathode à incandescence auxiliaire ne doit pas être séparée de la surface de la cathode principale et l'écran doit permettre à la décharge d'atteindre la cathode auxiliaire et au pied de la décharge de sortir ultérieurement de l'intérieur de l'écran pour passer à la surface de la cathode principale.
Suivant l'invention, on obtient ce résultat en entourant la cathode à incandescence auxiliaire d'un écran en forme de cloche disposé à une faible distance au-dessus de la surface de la cathode.
Pour réaliser l'écran campanulé on peut se servir de matière isolante résistant à la chaleur, mais aussi de métal ou de carbone.
On peut intensifier l'action du dispositif d'amor- çage en reliant l'écran, dans le montage qui comporte le tube redresseur, à la borne négative d'une source de tension continue dont la borne positive est connectée à la cathode à incandescence auxiliaire et en le reliant également à la cathode principale.
On peut remplir ces conditions d'une manière très simple en immergeant l'écran dans le mercure cathodique et en le perçant d'une ou de plusieurs ouvertures s'étendant au-dessous aussi bien qu'au-dessus de la surface cathodique.
Ces ouvertures doivent bien être assez larges pour que l'amorçage à la cathode auxiliaire ne soit pas trop compliqué, mais il ne faut pas les faire si larges que la décharge prin- pale revienne, lorsque le tube est en service normal, à la
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cathode auxiliaire et que la protection de cette dernière devienne moins efficace. Même si l'écran en forme de cloche est situé à une faible distance au-dessus de la surface cathodique, les considérations énoncées ci-dessus s'appliquent aussi à la fente qui doit être laissée libre entre l'écran et la surface cathodique.
L'amorçage de la décharge entre la ou les anodes auxiliaires et la cathode à incandescence auxiliaire peut parfois être compliqué sensiblement par les fentes relativement étroites de l'écran. de la cathode à incandescence auxiliaire qui sont situées entre la ou les anodes auxiliaires et la cathode à incandescence auxiliaire, de sorte qu'il convient de disposer à l'intérieur de l'écran une autre anode auxiliaire qui est reliée, par exemple, à l'anode du même tube par l'intermédiaire d'une résistance intercalaire de valeur suffisante. Dans ce cas, la décharge auxiliaire s'amorcera d'abord à cette dernière anode auxiliaire pour ne passer que subséquemment aux anodes auxiliaires proprement dites. La consommation de courant par cette "anode auxiliaire supplémentaire" peut être très faible.
On peut avantageusement rendre automatique le passage de la décharge auxiliaire de la cathode à incandescence auxiliaire à la cathode principale en utilisant comme source de courant continu associée à l'écran une résistance qui est intercalée dans le conducteur cathodique du circuit de la décharge auxiliaire et qui relie la cathode auxiliaire à la source de courant de décharge auxiliaire qui de l'autre côté est connectée à la ou les anodes auxiliaires.
Il y a avantage à utiliser comme source de courant de décharge auxiliaire une source de courant alternatif polyphasé dont les bornes de phase sont connectées aux anodes
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auxiliaires et dont le'point neutre est connecté à celle des bornes de la résistance servant de source de tension continue pour l'écran, qui est située du côté opposé à la cathode auxiliaire.
On peut simplifier le montage en reliant les anodes auxiliaires et/ou la cathode auxiliaire à des enroulements disposés sur le transformateur d'alimentation du tube à décharges et fournissant l'énergie de décharge et/ou l'énergie de chauffage du circuit de décharge auxiliaire.
Pour prolonger la durée de service de la cathode auxiliaire et pour réaliser une économie de courant on peut prévoir un commutateur permettant de mettre hors circuit le courant de chauffage de la cathode auxiliaire, automatiquement si on le désire, lorsque l'appareil redresseur est en service normal.
La description des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
Les figs. 1, 3 et 5 montrent des modes de réalisation d'un tube redresseur à vapeur de mercure conforme à 1'invention.
Les figures 2, 4 et 6 montrent des schémas de montage comprenant respectivement des tubes du type montré sur les figures 1, 3 et 5.
Le tube redresseur monophasé à vapeur de mercure représenté sur la figure 1 comporte un récipient métallique 1 ayant une chemise de refroidissement munie de raccords tubulaires d'entrée et de sortie 3 et 4 et permettant un refroidissement artificiel, par exemple par eau, du récipient métallique 1 qui sert à contenir la cathode. A ce récipient
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métallique est soudée hermétiquement, par fusion, la section supérieure 6 en verre du récipient à décharges. La partie de la section de verre 6 qui est située du côté opposé au récipient cathodique comporte le scellement 7 du support anodique 8 auquel est fixé en 9 le fil d'alimentation de l'anode.
Au support anodique 8, qui est entouré d'un tube isolant 10, est vissée, à la partie inférieure, l'anode 11 dans laquelle sont ménagés des évidements latéraux pour les supports 15 et 18 des anodes auxiliaires 12 et 13.
Le tube isolant 10 porte au-dessus de l'anode 11 un support 14 pour l'anode auxiliaire stationnaire 12, l'anode auxiliaire mobile 13 et un dispositif de levage électromagnétique comportant des anneaux de fer 22 et 25 associés à ladite anode 15. Le support 15 de l'anode auxiliaire est relié de façon serrée au support 14 au moyen du tube isolant 16, et l'anode auxiliaire 12 lui est attachée à un niveau invariable au-dessus du mercure cathodique 17. Le support de l'anode auxiliaire 18, par contre, peut légèrement coulisser à l'intérieur du tube isolant 19, qui est également relié de façon serrée au support 14, et est disposé de manière que l'anode auxiliaire 13 plonge dans le mercure cathodique 17 lorsqu'elle occupe sa position de repos.
L'extrémité supé- rieure du support d'anode auxiliaire 18 se termine par un oeillet 20 par lequel elle est suspendue, au moyen d'une pièce de raccordement 21, à l'anneau mobile de fer 22, qui peut 'être soulevé lorsque l'anneau stationnaire de fer 25, qui est fixé aux supports 23 et qui est excité par la bobi- ne d'électro 24, est aimanté, de sorte que l'anode auxiliai- re 13-est soulevée hors du mercure cathodique 17. Les ano- des auxiliaires 12 et-13 sont connectées, au moyen des sup-
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ports d'anode auxiliaire 15 et 18 et des cordons souples isolés 26 servant à l'amenée du courant, aux fils conducteurs 27 qui traversent de façon étanche la paroi en verre du récipientà décharges.
La partie de chaque fil conducteur 27 qui se trouveà l'intérieur du récipientà décharges est séparée de la chambre à décharges par un petit disque isolant 28. De plus, le support 14 porte un écran tronconique 29 qui entoure le tube isolant central 10 au moyen d'un prolongement cylindrique et qui est traversé par les tubes isolants 16 et 19 avec un jeu minimum, de sorte que du mercure condensé ne peut pas tomber sur l'anode. L'écran 29 porte à sa périphérie un écran cylindrique 30 de sorte que le scellement 5 entre la partie en verre et la partie en métal du récipient à décharges se trouve dans un espace séparé de la chambre à décharges proprement dite 31 du tube redresseur.
L'écran 30 est percé de petites ouvertures 32 permettant le passage du mercure condensé. Le récipient métallique 1 est muni d'un raccord cathodique 33.
La figure 2 montre un montage redresseur triphasé comportant trois tubes redresseurs monophasés du genre montré sur la figure 1. Les enroulements secondaires 36 d'un transformateur triphasé 34 alimenté par un réseau à courant triphasé et comportant des enroulements primaires 35 sont reliés aux anodes 11 des tubes redresseurs 37, 38 et 39 et les enroulements d'anode auxiliaire 40 du transformateur 34 sont reliés, par l'intermédiaire des enroulements 41 et 42 de la bobine d'inductance 43 et des enroulements 44 et 45 des bobines d'électro 46, aux anodes auxiliaires 12 et 13 desdits tubes redresseurs.
Le courant alternatif redressé de manière triphasée passe au circuit de charge à courant continu non-représenté à travers le point neutre secondaire
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47 du transformateur d'alimentation comme borne négative et les raccordements cathodiques 33 des tubes redresseurs qui sont réunis au point neutre 48 des enroulements d'ano- de auxiliaire 40 de manière à former un seul raccordement positif 49.
Le montage de la figure 2 fonctionne comme suit :
Lorsque le montage n'est parcouru par aucun courant les anodes auxiliaires 13 sont immergées dans le mercure cathodique 17 des tubes redresseurs, de sorte que les moitiés de bobine d'inductance 42, les moitiés de bobine d'électro 45 et les moitiés, y reliées, des enroulements d'anode auxiliaire 40 constituent des circuits fermés à travers le mercure 17 et le point neutre 48 des enroulements d'anode auxiliaire. Le courant circulant dans ces circuits est calculé de manière que les anneaux mobiles en fer 22 soient soulevés par les anneaux stationnair en fer 25 et retirent les anodes auxiliaires 13 hors du mer- .cure cathodique 17.
Ceci a pour effet d'amorcer une déchar-. ge entre les anodes auxiliaires 12 et 13 et le mercure cathodique 17 qui, de la manière connue, maintient la tache cathodique nécessaire pour la décharge principale. Les courants de décharge parcourent alors alternativement les moitiés 44 et 45 des électro-aimants 46 de sorte que les champs magnétiques ainsi produits ont la mme direction et maintiennent de manière sûre les anodes auxiliaires 13 soulevées au moyen des anneaux mobiles en fer 22. Dans le cas ou l'amorçage mentionné ci-dessus ne produirait pas immédiatement une décharge auxiliaire dans l'un des tubes, ou si l'appareil redresseur était privé de courant momen- tanément, l'amorçage se réitérera automatiquement jusqu'à
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ce que les décharges, auxiliaires de tous les tubes redresseurs soient amorcées.
Lorsque le courant de charge à cou.rant continu est mis en circuit, les décharges principales des tubes redresseurs se produiront immédiatement à la tache cathodique qui alors est formée et l'appareil redresseur sera mis en service de la façon ordinaire.
La figure 3 montre un tube redresseur monophasé à vapeur de mercure qui est également muni d'un dispositif d'amorçage électro-magnétique, mais dont l'anode 50, par opposition à celle de la figure 1, présente un alésage central dans lequel sont logés et peuvent se déplacer les supports d'électrode aùxiliaire 62 et 66 et est fixée à un anneau métallique 54 qui fait corps avec la paroi du réci- pient et qui, au moyen d'une borne 58, sert à l'amenée de courant à l'anode 50. Les parties du tube correspondent à celles du tube de la figure 1, sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Le récipient cathodique métallique est scellé à la partie supérieure 59 en verre du récipient à décharges au moyen d'une pièce de verre 51 et de l'anneau métallique 54 par des scellements 5, 52 et 53.
A. la dite partie supérieure est soudé, par fusion, suivant l'axe du tube un pied 60 renfermant les fils d'alimentation des électrodes auxiliaires. La broche conductrice 61 qui constitue la borne centrale du pied 60 est entourée par de petits tubes 62 et 63, respectivement en métal et en matière isolante, emboités l'un dans l'autre. Le tube 62 en métal qui porte une électrode auxiliaire 64 peut glisser facilement sur 1a broche conductrice 61. Les tubes isolants 65 sur les supports d'anode auxiliaire 66 et les anodes auxiliaires 67 Mont relias rigidement, au moyen de pièces de
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raccordement 68, au tube isolant central 63, de sorte que les électrodes auxiliaires 64 et 67 peuvent être déplacées vers le haut et vers le bas simultanément.
Les extrémités supérieures des supports d'anode auxiliaire 66 sont munies de douilles métalliques 69 qui sont traversées par de pe- tits tubes isolants 70 et des broches métalliques 71 re- liées à l'anneau conique mobile 72 en fer, de sorte que lez doux anodes auxiliaires, isolées l'une par rapport à l'autre, sont reliées à cet anneau mobile 72. Au-dessus de ce dernier, l'anneau conique stationnaire 73 en fer est fixé au pied 60 et, lorsqu'il est excité par l'électro 77 disposé à l'extérieur du tube et muni de fils d'alimenta- tion 78 et 79, il peut attirer l'anneau mobile 72 qui sou- lève les électrodes auxiliaires 64 et 67 hors du mercure cathodique 17. Les supports d'électrode auxiliaire 62 et 66 sont reliés, à travers le pied 60, aux fils d'alimenta- tion 75 et 76.
Dans ce but, les supports d'anode auxiliai- re 66 sont reliés dans le pied, au moyen de cordons de raccordement souples 80, aux fils d'amenée de courant 75, tandis que le petit tube métallique 62 établit la liaison électrique de l'électrode auxiliaire 64 au fil d'alimenta- tion 76 par contact de surface avec la broche 61. Entre l'anode 50 et la partie cylindrique filetée de l'anneau 54 est serré, au moyen d'un anneau intermédiaire métallique, un anneau isolant 56 résistant à la chaleur qui remplit en substance l'intervalle entre l'anode 50 et le récipient mé- tallique 1, de sorte que les scellements 5 et 52 sont lo- gés dans un espace annulaire séparé de la chambre à déchar- ges proprement dite par une fente étroite.
A la partie in- férieure de l'alésage central de l'anode, un disque isolant @
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57 résistant à la chaleur sépare de la chambre à déchar- ges proprement dite la partie supérieure du récipient à décharges dans laquelle se trouve le scellement 53, et il supporte les tubes isolants 63 et 65 sans gêner leurs mouvements ascendant et descendant.
La figure 4 montre un montage comportant deux tubes redresseurs du genre de la figure 3 couplés dans un montage redresseur biphasé. Le transformateur d'ali- mentation 81 dont le primaire 82 est alimenté par un réseau de distribution de courant alternatif monophasé comporte un secondaire 83, un enroulement d'anode auxiliaire 84 et un enroulement auxiliaire 85 pour le circuit d'électro. L'enroulement d'anode auxiliaire 84 alimente les anodes auxiliaires 67 à travers des bobines d'inductance 86. La dérivation médiane de l'enroulement 84 est reliée aux fils de raccordement 78 des bobines d'électro 77 et au raccordement 87 d'un redresseur sec 88 alimenté par l'enroulement auxiliaire 85 et monte dans un circuit, de Graetz.
Lorsque le dispositif de levage des électrodes n'est pas excité, le raccordement 89 de ce redresseur auxiliaire 88 est en liaison, par l'intermédiaire des électrodes auxiliaires 64, avec le mercure cathodique qui est relié non seulement à la borne positive 90 du circuit de charge à courant continu, mais aussi aux raccordements 79 des bobines d'électro 77 et toutes les anodes auxiliaires 67 sont mises en court-circuit à travers le mercure cathodique 17. La dérivation médiane du secondaire 83 constitue de la manière usuelle la borne négative 91 du circuit de charge à courant continu non représenté et les extrémités du secondaire 83 sont connectées aux anodes 50 des tubes redresseurs.
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Le montage fonctionne comme suit: Aussitôt que le réseau de distribution de courant al- ternatif est raccordé au côté primaire, le courant continu produit par le redresseur auxiliaire 88 parcourt, à travers les électrodes auxiliaires 64 et le mercure cathodique 17, la bobine d'électro 77. La tension destinée à être utilisée pour ce circuit possède une valeur n'excédant pas la tension d'arc de la décharge principale ou celle de la décharge auxiliaire . des tubes redresseurs. Ce passage de courant excite le dis- positif de levage électro-magnétique de toutes les électrodes auxiliaires et du fait que celles-ci sont soulevées hors du mercure cathodique 17 le courant continu auxiliaire cesse de circuler.
Une nouvelle plongée des électrodes auxiliaires 64 et 67 dans le mercure cathodique 17 est, cependant, empêchée par l'amorçage simultané de la décharge auxiliaire bien con- nue qui est alimentée par l'enroulement d'anode auxiliaire 84 à travers les bobines d'inductance d'anode auxiliaire 86 et dont les pulsations de courant redressé parcourant sur leur trajet à partir de la dérivation médiane de l'enroulement d'anode auxiliaire 84 au mercure cathodique 17 les bobines d'électro 77 et maintiennent ainsi les électrodes auxiliaires soulevées.
A la valeur de la tension continue choisie pour le circuit du redresseur auxiliaire 88, un passage ultérieur du courant à travers la chambre à décharges à partir des électro- des 64 jusqu'au mercure cathodique 17 est impossible, la char- ge du redresseur auxiliaire 88 cesse immédiatement après l'a- morçage de la décharge auxiliaire et ce redresseur peut donc avoir des dimensions très faibles. La tache cathodique main- tenue au moyen de la décharge auxiliaire permet une mise en service immédiate de l'appareil redresseur aussitôt qu'une charge est appliquée aux bornes à courant continu 90,91 de
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l'appareil.
Le tube redresseur à vapeur de mercure montré sur la figure 5 est muni, par opposition aux tubes des figures 1 et 3, d'un dispositif d'amorçage statique fonctionnant au moyen d'une cathode à incandescence auxiliaire. Les pièces du tube qui correspondent à celles des figures 1 et 3 sont désignées par les mêmes chiffres de référence.
Le récipient cathodique en métal 1, les pièces en verre 92 et 96 et l'anneau métallique 93 qui porte l'anode
94 sont réunies, d'une manière analogue au mode de réalisa- tion de la figure 3, par les scellements 5, 97 et 98. L'anneau métallique 93 porte une borne 95 destinée à l'alimentation de l'anode. A la partie supérieure est disposée 'suivant l'axe de la partie en verre 96, un pied 99 qui est traversé par les fils d'alimentation 100,101 et 102 du dispositif d'amor- çage. Le fil d'alimentation médian 100 est relié à un support d'électrode 103 entouré d'un petit tube isolant 104 et portant à sa partie inférieure l'anode auxiliaire 105.
Des deux côtés du support d'électrode 103 sont disposés, en combinaison avec les fils d'alimentation 101, des supports d'électrode
106 munis de tubes isolants 107 auxquels la cathode à incan- descence auxiliaire 108 est soudée, par fusion, Immédiatement au-dessus du mercure cathodique 17 dont elle est isolée électri- quement. A l'extérieur sont disposés, en combinaison avec les fils d'alimentation 102, des supports d'électrode 109 munis de petits tubes isolants 110 qui portent à leur partie infé- rieure les anodes auxiliaires 111.
Dans l'alésage central de l'anode principale 94 est engagé un disque 112 en matière iso- lante résistant à la chaleur qui est percé d'alésages pour les tubes' isolants 104, 107 et 110 et qui est appuyé sur l'anode auxiliaire 105 au moyen du tube isolant 113, de l'é-
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cran métallique en forme de cloche 114 et du tube isolant 115. L'anode auxiliaire 105 et la cathode à incandescence 108 sont entourées de tous les côtés par l'écran 114 qui plonge dans le mercure cathodique 17 et dont les fentes 116 seules permettent le passage d'une décharge entre la cathode à incandescence 108 et les anodes auxiliaires 111.
La surface externe de l'anode principale est rapprochée de la surface interne du récipient cathodique 1 assez étroitement pour que l'intervalle soit plus petit que le trajet libre des électrons lorsque le tube redresseur est en service normal et la chambre à décharges proprement dite du tube est donc séparée des espaces contenant les scellements 5, 97 et 98 par la fente ainsi formée et par le disque 112.
La figure 6 montre un montage redresseur biphasé comportant deux tubes redresseurs à vapeur de mercure du genre montré sur la figure 5 et fonctionnant comme suit :
Le transformateur 117 dont le primaire 118 est alimenté par un réseau de distribution de courant alternatif monophasé comporte, en dehors du secondaire 119 qui est relié aux anodes principales 94 et dont la dérivation médiane constitue la borne négative 120 de l'appareil redresseur, deux enroulements d'anode auxiliaire 121 et deux enroulements de cathode à incandescence auxiliaire 122.
Les extrémités des enroulements d'anode auxiliaire 121 sont reliées à travers des bobines d'inductance anodiques 123 aux anodes auxiliaires 111, les enroulements de cathode à incandescence auxiliaire 122 sont reliés aux cathodes.à incandescence auxiliaires 108, les dérivations médianes des enroulements auxiliaires 121 sont connectées aux raccordements cathodiques 33 des tubes redresseurs,qui constituent par leur ensemble la borne positive
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124 de l'appareil redresseur, et, à travers les résistances 125, aux dérivations médianes des enroulements de cathode à incandescence auxiliaire 122. Les anodes auxiliaires 105 sont connectées, à travers les résistances 126, aux anodes 94 des tubes redresseurs respectifs.
Le montage de la figure 6 fonctionne comme suit :
Une fois que le réseau de distribution de courant alternatif est raccordé à l'appareil, les cathodes à incan- descence auxiliaires 108 atteignent la température d'émission, après quoi des décharges, dont la valeur de courant est li- mitée par la résistance 126, s'amorçant entre elles et les anodes auxiliaires 105. Ceci facilite l'amorçage des décharges au@iliaires proprement dites à travers les fentes116.
Ces décharges auxiliaires jaillissent d'abord entre les cathodes à incandescence auxiliaires 108 et les anodes auxiliaires 111, mais la chute de tension que le courant de décharge auxiliaire détermine dans les résistances 125 que comprennent les con- ducteurs qui relient les cathodes à incandescence auxiliaires 108 aux dérivations médianes des enroulements d'anode auxi- liaire 121 communique alors aux cathodes à incandescence auxi- liaires 108 un potentiel positif par rapport au mercure ca- thodique 17. Ceci équivaut à ce qu'un potentiel négatif par rapport aux cathodes à incandescence auxiliaires 108 soit appliqué aux écrans 114 qui plongent dans le mercure cathodi- que 17.
Par suite de ce potentiel négatif le pied de la décharge auxiliaire est poussé de l'intérieur des écrans 114 à partir des cathodes à incandescence 108 le long de la surfa- ce du mercure et à travers les fentes 116 et forme une tache cathodique à la surface du mercure cathodique à l'extérieur de l'écran 114, ce qui permet à l'appareil redresseur d'être mis en service normal par l'intermédiaire des anodes princin
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pales 94 aussitôt qu'une charge est appliquée aux bornes à courant continu 120 et 124.
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Single-phase mercury vapor rectifier tubes.
The present invention relates to single-phase mercury vapor rectifier tubes, the discharge vessel of which consists of metal parts and glass parts joined together in a sealed manner, by melting the glass, and is, if necessary, cooled by artificial means.
Heretofore, ionic rectifier tubes with a mercury cathode or an incandescent cathode have usually included a discharge vessel either mainly of glass or of metal.
Glass rectifiers are distinguished by a perfect vacuum tightness of their receptacle, which eliminates
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to evacuate again after the tuning of the tube and when the tube is in service, while the gaskets which are always used in the case of metal straighteners and which form a flange in most cases require that we continue to create a vacuum when the tube is in service.
The current capacity of the rectifier e; .- glass is between well-determined limits due to the fact that above a given limit the deviation dimensions such that they cannot be achieved for reasons relating to the glass technique, so that an even glass rectifier tube for about 100 amp. already leads to certain complications both for the manufacture and for various parts of the apparatus, for example from the point of view of cooling. However, in the case of metal rectifiers the apparatus is made much more expensive by the vacuum pump and related devices as well as by the measuring instruments and this increase in cost is only slightly less for small rectifiers. than for large rectifiers.
There is therefore an intermediate zone between approximately 100 and 300 amps. wherein the difficulties caused by the discharge vessel make the use of the glass straightener appear less advantageous, while the relatively high cost of the metal straightener is a major hindrance to its use.
In the case of cathode rectifier tubes in market, these drawbacks can be avoided by producing a device which, for the indicated current capacity, has a very small footprint, which is possible on the one hand by taking care that the tube has metal walls that allow- @ -
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attempt to cool it easily by artificial means and on the other hand by the use of glass seals which eliminate the need to continue to create a vacuum when the tube is in service.
In the case of rectifier tubes with several anodes, the realization of the discharge vessel is appreciably more complicated than in the case of tubes with one anode and the risks of a reverse discharge are much greater. A single anode rectifier tube therefore has significant advantages both from the point of view of manufacture and of service.
When employing a hermetic sealing method as described in the N patent. the use of flanged gaskets can be dispensed with and the vacuum pump can be dispensed with as an essential part of the straightening apparatus for tube service.
On the basis of these considerations, easily usable rectifier tubes with an activated incandescent cathode have already been manufactured, but the production of a rectifier tube of this type with a mercury cathode has not hitherto been successful.
Experiments revealed that the places of the seal between glass and metal were the most easily damaged parts of the tube. When trying to make tubes with a small footprint, both the discharge and the mercury projected in all directions frequently caused the seals to burst.
According to the invention, a single-phase mercury vapor rectifier tube comprising an approximately cylindrical discharge vessel consisting of metal parts and glass parts sealed together by fusing the glass, and the if necessary, cooled by ar-
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tificiel, is characterized in that the cathodic mercury is housed in the lower metal part of the discharge vessel, that the tube has immediately above a device serving to ignite and, if necessary, to maintain an auxiliary discharge,
while above this device is arranged an anode whose axis is parallel to that of the container and the part of the tube which contains the seals between the metal parts and the glass parts of the container wall is separated from the chamber with discharges proper by reason of its construction or by interposed screens.
This separation can be carried out in such a way that the space which contains the parts to be protected against the discharge is separated from the actual discharge chamber at the outer surface of the main anode, so that only the lower part of the anode main or, where appropriate, the anterior surface of the latter is located in the discharge chamber proper.
The easiest way to achieve this is to separate from the actual discharge chamber the space which contains the parts to be protected against the discharge so that the external surface of the anode is not separated from the wall of the vessel. only through a narrow slit.
This seal protection can also be achieved by means of a part which, without decreasing the required isolation between the anode and the cathode vessel or auxiliary electrodes, prevents discharge and mercury projected in all directions from entering. in the interval that exists between them. This result is advantageously achieved by arranging one or more heat-resistant insulating parts so as to separate from the clean discharge chamber.
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is called the part which contains the seals between the metal parts and the glass parts of the container wall.
Both with regard to the arrangement of the main anode, ignition electrodes. and from the auxiliary electrodes, which the arrangement of the supply wires of all these electrodes, a mercury vapor rectifier tube according to the invention can be advantageously produced so that the anode support passes through a sealed manner the upper part of the tube along the axis thereof and that the supports of the ignition electrodes and the auxiliary electrodes, which are preferably distributed uniformly, on the circumference, and are housed in the recesses of the 'anode parallel to the axis thereof, pass, outside the anode cylinder, over the surface thereof, with the interposition of an isolarit, and are connected, above the anode ,
to the conductive wires which tightly pass through the upper glass part of the tube.
Especially in the case of rectifier tubes for very high currents, it may be appropriate to use another embodiment of the anode in which an annular metal part serving for fixing. and to the supply of the anode is made integral with the cylindrical wall of the discharge vessel so that an easy connection for the supply conductor of the anode, which is crossed by very strong currents, and an easy arrangement of the supply wires for the ignition electrodes and the auxiliary electrodes is obtained in the center of the upper part of the tube, especially when a central bore of the anode cylinder allows the passage of the supports of the auxiliary electrodes from the lower part from the tube to the top.
In addition, very favorable conditions in terms of weight and @
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surface of the anode, taking into account its current load, are obtained in this way. These conditions can be fulfilled advantageously by fixing the anode, which is made in the form of a part with a central bore, to an annular metal part of the wall of the container which is insulated from the other metal parts of this wall by parts in glass and passing the supports of the ignition electrodes and the auxiliary electrodes through the central bore of the anode along the internal anode surface from which they are insulated and connecting them, above the anode seal, to current conductors sealingly passing through the upper glass part of the tube.
As the mercury vapor rectifier tubes according to the invention are constructed so as to include only a single anode, it is essential that each tube be provided not only with the ignition device which serves for the formation of the cathode spot on the mercury surface of the cathode, but also of an auxiliary circuit whose discharge current maintains the cathode spot in the intervals between the pulses of the current of the main discharge.
The ignition can be effected by electromagnetically lifting a dip electrode or else by using an auxiliary incandescent cathode, both means being known per se in the art.
The principle mentioned in the first place can be carried out by suspending one or more auxiliary electrodes immersed in cathodic mercury from an iron frame arranged above the main anode so that it can be mounted, and by placing at- above the armature an electromagnet whose coil is located outside and
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on the upper part of the rectifier tube, which makes it possible to lift the auxiliary electrodes electromagnetically out of the cathodic mercury by means of direct current or alternating current.
As during the ignition of the arc the rectifier tube obviously does not yet function as a rectifier, it is essential in the case of a direct current to excite the electrode, at least during the ignition, by means of 'a separate direct current source constituted, where appropriate, by an auxiliary rectifier. The voltage used to lift the ignition electrode need not have the same value as that used for the auxiliary discharge, if the direct current used to lift the electrode is passed by simply turning on a contact by means of an electrode immersed in cathodic mercury, because in this case there is no need to apply in the circuit the voltage necessary to cause a discharge to spring up.
If therefore the starting device arranged so that a plunging electrode makes contact with the surface of the cathodic mercury when the rectifier tube is deprived of current, is mounted in series in a so-called automatic interrupt assembly with the electro coil which serves to lift the electrode, it is possible to lift cathodic mercury both this plunging electrode and a number of auxiliary anodes by means of the low voltage direct current, which will have the effect of producing the auxiliary anodes, which are interposed in the ordinary manner in an auxiliary rectifier assembly;
a discharge which ensures the maintenance of the cathode spot, while the separate auxiliary direct current circuit will not be traversed by any current, as long as its voltage does not exceed the voltage
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arc of the main discharge or of the auxiliary discharge or that its polarity is such that its negative terminal is connected to the auxiliary non-emitting electrode.
For a rectifier tube according to the invention, these conditions can be fulfilled advantageously by ensuring that the electro coil by which, when the auxiliary electrodes are immersed in cathodic mercury, the immersed electrodes are raised by means of one of the plunging electrodes and cathodic mercury is interposed in a direct current circuit whose voltage does not exceed the arc voltage of the main discharge and of the auxiliary discharge or whose negative terminal is connected to this auxiliary electrode, whereas, when the auxiliary electrodes are lifted out of the cathodic mercury, the electro coil forms, in series with the current source of the auxiliary discharge, a closed circuit through the auxiliary discharge path and the cathodic mercury.
An arrangement meeting these conditions is preferably established as follows. The cathodic mercury is connected through the electro coil to the cathodic connection terminal of the current source of the auxiliary discharge whose anode connections are connected to auxiliary anodes which, when the plunging electrodes occupy their lower position, are immersed in cathodic mercury.
One of the direct current terminals of an auxiliary rectifier connected, if applicable, on the alternating current side, to a winding of the tube supply transformer, is connected to the connection point between the coil. electro and the auxiliary discharge current source, while the other current terminal con- @
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tinu of the auxiliary rectifier is connected to an auxiliary electrode which, when the dip electrodes occupy their lower position, is immersed in the cathodic mercury, so that the auxiliary rectifier and the electro coil constitute a circuit which is closed in the lower position plunging electrodes and open in the upper position of these electrodes, while the auxiliary anodes,
occupying their lower position, are short-circuited through the cathodic mercury and occupying their upper position are interposed in an auxiliary discharge circuit, closed through the current source of the auxiliary discharge and the electro coil, so such that the direct current of this circuit flows through the electro coil.
As already mentioned, alternating current can also be used to lift a dip electrode, but only if the electro coil is made to be interposed in the circuit of the auxiliary discharge of a way such that the currents which circulate when the dip electrodes are immersed in cathodic mercury cannot follow other paths avoiding the electro coil, which would be the case, for example, for an electro coil interposed in the cathode circuit of the auxiliary discharge, if the auxiliary anodes of all phases simultaneously made contact with mercury, so that the short-circuit currents would pass from phase to phase while avoiding the cathode circuit which passes from the neutral point to the cathodic mercury.
This drawback can be avoided in the case of a polyphase auxiliary discharge circuit, the neutral point of which is connected to the mercury cathode, by re-fixing the electro coil by means of auxiliary coils whose number
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corresponds to that of the auxiliary anode phases and by interposing these auxiliary coils in the supply conductors of the corresponding auxiliary anodes so that the anode currents of the rectifier tube produce in the electro coil uniformly directed magnetic fields and that a only of the auxiliary anodes is mechanically connected to the electro frame.
When in this case the tube is not traversed by any current, this auxiliary anode establishes a ¯contact with the cathodic mercury and connects the corresponding part of the electro coil to the corresponding auxiliary anode phase by forming a closed circuit, but in its upper position it is interposed, like the other auxiliary anodes and in an identical manner, in the polyphase rectifier assembly which constitutes the auxiliary discharge circuit.
On the other hand, a rectifier tube according to the invention can, however, be fired, even in the intervals of the auxiliary discharge current, with maintenance of the conductivity of its discharge path in the direction of passage, in such a manner. that, while dispensing with all the moving parts in the discharge chamber, a device is used comprising, with a view to starting the arc, an auxiliary incandescent cathode electrically connected to the cathodic mercury and arranged in the immediate vicinity of this one.
However, this priming means, which is known per se, has the drawback that it is sometimes difficult to keep the auxiliary incandescent cathode away from the main discharge, except for the priming, so that the discharge current substantially flows through the cathode spot, as must be the case for the gold charge.
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of the tube, and the auxiliary incandescent cathode is protected against premature deterioration by the ordinary discharge current. For this purpose, it is advisable to place the auxiliary cathode in the immediate vicinity of the main cathode, but to shield it effectively against the discharge and the cathode spot.
In this case, the auxiliary incandescent cathode must not be separated from the surface of the main cathode and the screen must allow the discharge to reach the auxiliary cathode and the foot of the discharge to exit subsequently from the interior of the cathode. screen to pass to the surface of the main cathode.
According to the invention, this result is obtained by surrounding the auxiliary incandescent cathode with a bell-shaped screen disposed at a small distance above the surface of the cathode.
To achieve the campanulated screen you can use heat-resistant insulating material, but also metal or carbon.
The action of the starting device can be intensified by connecting the screen, in the assembly which includes the rectifier tube, to the negative terminal of a direct voltage source whose positive terminal is connected to the incandescent cathode. auxiliary and also connecting it to the main cathode.
These conditions can be fulfilled in a very simple manner by immersing the screen in cathodic mercury and piercing it with one or more openings extending below as well as above the cathode surface.
These openings should be large enough so that the ignition at the auxiliary cathode is not too complicated, but they should not be made so wide that the main discharge returns, when the tube is in normal service, to the top.
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auxiliary cathode and the protection of the latter becomes less effective. Even if the bell-shaped screen is located a short distance above the cathode surface, the considerations set out above also apply to the slit which must be left free between the screen and the cathode surface.
The initiation of the discharge between the auxiliary anode (s) and the auxiliary incandescent cathode can sometimes be significantly complicated by the relatively narrow slots in the screen. of the auxiliary incandescent cathode which are located between the auxiliary anode (s) and the auxiliary incandescent cathode, so that it is advisable to have inside the screen another auxiliary anode which is connected, for example, to the anode of the same tube via an intermediate resistor of sufficient value. In this case, the auxiliary discharge will be initiated first at this last auxiliary anode and only subsequently pass to the auxiliary anodes proper. The current consumption by this "additional auxiliary anode" can be very low.
The passage of the auxiliary discharge from the auxiliary incandescent cathode to the main cathode can advantageously be made automatic by using as a direct current source associated with the screen a resistor which is interposed in the cathode conductor of the circuit of the auxiliary discharge and which connects the auxiliary cathode to the auxiliary discharge current source which on the other side is connected to the auxiliary anode (s).
It is advantageous to use as an auxiliary discharge current source a polyphase alternating current source whose phase terminals are connected to the anodes.
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auxiliaries and whose neutral point is connected to that of the terminals of the resistor serving as a direct voltage source for the screen, which is located on the side opposite the auxiliary cathode.
The assembly can be simplified by connecting the auxiliary anodes and / or the auxiliary cathode to windings arranged on the supply transformer of the discharge tube and supplying the discharge energy and / or the heating energy of the auxiliary discharge circuit. .
To extend the service life of the auxiliary cathode and to save current, a switch can be provided to switch off the heating current of the auxiliary cathode, automatically if desired, when the rectifier is in service. normal.
The description of the accompanying drawings, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Figs. 1, 3 and 5 show embodiments of a mercury vapor rectifier tube according to the invention.
Figures 2, 4 and 6 show assembly diagrams respectively comprising tubes of the type shown in Figures 1, 3 and 5.
The single-phase mercury vapor rectifier tube shown in Figure 1 comprises a metal container 1 having a cooling jacket provided with inlet and outlet tubular fittings 3 and 4 and allowing artificial cooling, for example by water, of the metal container 1 which serves to contain the cathode. To this container
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metal is hermetically fused to the upper glass section 6 of the discharge vessel. The part of the glass section 6 which is located on the side opposite the cathode receptacle comprises the seal 7 of the anode support 8 to which the anode feed wire is fixed at 9.
To the anode support 8, which is surrounded by an insulating tube 10, is screwed, at the lower part, the anode 11 in which are formed lateral recesses for the supports 15 and 18 of the auxiliary anodes 12 and 13.
The insulating tube 10 carries above the anode 11 a support 14 for the stationary auxiliary anode 12, the mobile auxiliary anode 13 and an electromagnetic lifting device comprising iron rings 22 and 25 associated with said anode 15. The support 15 of the auxiliary anode is tightly connected to the support 14 by means of the insulating tube 16, and the auxiliary anode 12 is attached to it at an invariable level above the cathodic mercury 17. The anode support auxiliary 18, on the other hand, can slide slightly inside the insulating tube 19, which is also tightly connected to the support 14, and is arranged so that the auxiliary anode 13 immerses in the cathodic mercury 17 when it occupies its resting position.
The upper end of the auxiliary anode support 18 terminates in an eyelet 20 by which it is suspended, by means of a connecting piece 21, from the movable iron ring 22, which can be lifted when the stationary iron ring 25, which is attached to the supports 23 and which is energized by the electro coil 24, is magnetized, so that the auxiliary anode 13-is lifted out of the cathodic mercury 17. Auxiliary anodes 12 and 13 are connected by means of the
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auxiliary anode ports 15 and 18 and insulated flexible cords 26 for supplying the current, to the conductor wires 27 which tightly pass through the glass wall of the discharge vessel.
The part of each conductive wire 27 which is inside the discharge vessel is separated from the discharge chamber by a small insulating disc 28. In addition, the support 14 carries a frustoconical screen 29 which surrounds the central insulating tube 10 by means of of a cylindrical extension and which is crossed by the insulating tubes 16 and 19 with a minimum clearance, so that condensed mercury cannot fall on the anode. The screen 29 carries at its periphery a cylindrical screen 30 so that the seal 5 between the glass part and the metal part of the discharge vessel is in a space separate from the actual discharge chamber 31 of the rectifier tube.
The screen 30 is pierced with small openings 32 allowing the passage of the condensed mercury. The metal container 1 is provided with a cathode connection 33.
Figure 2 shows a three-phase rectifier assembly comprising three single-phase rectifier tubes of the kind shown in Figure 1. The secondary windings 36 of a three-phase transformer 34 supplied by a three-phase current network and comprising primary windings 35 are connected to the anodes 11 of the rectifier tubes 37, 38 and 39 and the auxiliary anode windings 40 of the transformer 34 are connected, by means of the windings 41 and 42 of the inductance coil 43 and the windings 44 and 45 of the electro coils 46, to the auxiliary anodes 12 and 13 of said rectifier tubes.
The three-phase rectified alternating current passes to the direct current charging circuit not shown through the secondary neutral point
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47 of the power supply transformer as a negative terminal and the cathode connections 33 of the rectifier tubes which are joined at the neutral point 48 of the auxiliary anode windings 40 so as to form a single positive connection 49.
The assembly in figure 2 works as follows:
When the assembly is not traversed by any current the auxiliary anodes 13 are immersed in the cathodic mercury 17 of the rectifier tubes, so that the inductance coil halves 42, the electro coil halves 45 and the halves, y Connected, auxiliary anode windings 40 constitute closed circuits through the mercury 17 and neutral point 48 of the auxiliary anode windings. The current flowing in these circuits is calculated so that the movable iron rings 22 are lifted by the stationary iron rings 25 and pull the auxiliary anodes 13 out of the cathodic mercury 17.
This has the effect of initiating a discharge. ge between the auxiliary anodes 12 and 13 and the cathodic mercury 17 which, in the known manner, maintains the cathode spot necessary for the main discharge. The discharge currents then pass alternately between the halves 44 and 45 of the electromagnets 46 so that the magnetic fields thus produced have the same direction and securely maintain the auxiliary anodes 13 raised by means of the movable iron rings 22. In the the case where the above-mentioned priming does not immediately produce an auxiliary discharge in one of the tubes, or if the rectifying apparatus is temporarily deprived of current, the priming will be repeated automatically until
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that the auxiliary discharges of all the rectifier tubes are initiated.
When the direct current charging current is turned on, the main discharges of the rectifier tubes will immediately occur at the cathode spot which then is formed and the rectifier apparatus will be put into operation in the ordinary manner.
Figure 3 shows a single-phase mercury vapor rectifier tube which is also provided with an electromagnetic starting device, but whose anode 50, as opposed to that of Figure 1, has a central bore in which are housed and can move the auxiliary electrode holders 62 and 66 and is fixed to a metal ring 54 which is integral with the wall of the vessel and which, by means of a terminal 58, serves for the current supply at the anode 50. The parts of the tube correspond to those of the tube of FIG. 1, are designated by the same reference numerals. The metallic cathode vessel is sealed to the upper glass portion 59 of the discharge vessel by means of a piece of glass 51 and the metallic ring 54 by seals 5, 52 and 53.
A. said upper part is welded, by fusion, along the axis of the tube, a foot 60 enclosing the supply wires of the auxiliary electrodes. The conductive pin 61 which constitutes the central terminal of the foot 60 is surrounded by small tubes 62 and 63, respectively of metal and of insulating material, nested one inside the other. The metal tube 62 which carries an auxiliary electrode 64 can easily slide over the guide pin 61. The insulating tubes 65 on the auxiliary anode supports 66 and the auxiliary anodes 67 are rigidly connected by means of
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connection 68, to the central insulating tube 63, so that the auxiliary electrodes 64 and 67 can be moved up and down simultaneously.
The upper ends of the auxiliary anode supports 66 are provided with metal sockets 69 which are crossed by small insulating tubes 70 and metal pins 71 connected to the movable conical ring 72 of iron, so that the smooth z Auxiliary anodes, isolated from each other, are connected to this movable ring 72. Above the latter, the stationary conical iron ring 73 is fixed to the foot 60 and, when it is excited by the electro 77 placed outside the tube and provided with power supply wires 78 and 79, it can attract the movable ring 72 which lifts the auxiliary electrodes 64 and 67 out of the cathodic mercury 17. The supports of auxiliary electrode 62 and 66 are connected, through the foot 60, to the power leads 75 and 76.
For this purpose, the auxiliary anode supports 66 are connected in the foot, by means of flexible connection cords 80, to the current lead wires 75, while the small metal tube 62 establishes the electrical connection of the cable. The auxiliary electrode 64 to the feed wire 76 by surface contact with the pin 61. Between the anode 50 and the threaded cylindrical part of the ring 54 is clamped, by means of a metallic intermediate ring, a ring heat resistant insulator 56 which substantially fills the gap between the anode 50 and the metal vessel 1, so that the seals 5 and 52 are housed in an annular space separate from the discharge chamber proper by a narrow slit.
At the lower part of the central bore of the anode, an insulating disc @
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Heat resistant 57 separates the upper part of the discharge vessel in which the seal 53 is located from the discharge chamber proper, and supports the insulating tubes 63 and 65 without impeding their upward and downward movements.
FIG. 4 shows an assembly comprising two rectifier tubes of the type of FIG. 3 coupled in a two-phase rectifier assembly. The supply transformer 81, the primary 82 of which is supplied by a single-phase AC distribution network, has a secondary 83, an auxiliary anode winding 84 and an auxiliary winding 85 for the electro circuit. The auxiliary anode winding 84 feeds the auxiliary anodes 67 through inductor coils 86. The middle branch of the winding 84 is connected to the lead wires 78 of the electro coils 77 and to the lead 87 of a. dry rectifier 88 fed by the auxiliary winding 85 and goes up in a circuit, of Graetz.
When the device for lifting the electrodes is not energized, the connection 89 of this auxiliary rectifier 88 is connected, via the auxiliary electrodes 64, with the cathodic mercury which is connected not only to the positive terminal 90 of the circuit. current load, but also to the connections 79 of the electro coils 77 and all the auxiliary anodes 67 are short-circuited through the cathodic mercury 17. The middle branch of the secondary 83 constitutes in the usual way the negative terminal 91 of the DC charging circuit, not shown, and the ends of the secondary 83 are connected to the anodes 50 of the rectifier tubes.
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The assembly works as follows: As soon as the alternating current distribution network is connected to the primary side, the direct current produced by the auxiliary rectifier 88 travels, through the auxiliary electrodes 64 and the cathodic mercury 17, the coil of electro 77. The voltage intended to be used for this circuit has a value not exceeding the arc voltage of the main discharge or that of the auxiliary discharge. straightening tubes. This current flow energizes the electromagnetic lifting device of all the auxiliary electrodes and as these are lifted out of the cathodic mercury 17 the auxiliary direct current ceases to flow.
A further plunge of the auxiliary electrodes 64 and 67 into the cathodic mercury 17 is, however, prevented by the simultaneous initiation of the well-known auxiliary discharge which is fed by the auxiliary anode winding 84 through the coils of. auxiliary anode inductor 86 and whose rectified current pulses travel on their path from the middle branch of the auxiliary anode winding 84 to the cathodic mercury 17 through the electro coils 77 and thus keep the auxiliary electrodes raised.
At the value of the DC voltage chosen for the circuit of the auxiliary rectifier 88, a subsequent passage of the current through the discharge chamber from the electrodes 64 to the cathodic mercury 17 is impossible, the charging of the auxiliary rectifier. 88 ceases immediately after the initiation of the auxiliary discharge and this rectifier can therefore have very small dimensions. The cathode spot maintained by means of the auxiliary discharge permits immediate commissioning of the rectifying apparatus as soon as a load is applied to the direct current terminals 90.91 of
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the device.
The mercury vapor rectifier tube shown in Fig. 5 is provided, as opposed to the tubes of Figs. 1 and 3, with a static starter device operating by means of an auxiliary incandescent cathode. The parts of the tube which correspond to those of Figures 1 and 3 are designated by the same reference numerals.
The metal cathode receptacle 1, the glass parts 92 and 96 and the metal ring 93 which carries the anode
94 are joined, in a manner analogous to the embodiment of FIG. 3, by the seals 5, 97 and 98. The metal ring 93 carries a terminal 95 intended for supplying the anode. At the upper part is arranged along the axis of the glass part 96, a foot 99 which is crossed by the feed wires 100, 101 and 102 of the starting device. The middle feed wire 100 is connected to an electrode support 103 surrounded by a small insulating tube 104 and carrying at its lower part the auxiliary anode 105.
On both sides of the electrode holder 103 are arranged, in combination with the power leads 101, electrode holders
106 provided with insulating tubes 107 to which the auxiliary incandescent cathode 108 is welded, by fusion, immediately above the cathodic mercury 17 from which it is electrically isolated. On the outside are arranged, in combination with the supply wires 102, electrode supports 109 provided with small insulating tubes 110 which carry the auxiliary anodes 111 at their lower part.
In the central bore of the main anode 94 is engaged a disc 112 of heat resistant insulating material which is drilled with bores for the insulating tubes 104, 107 and 110 and which rests on the auxiliary anode. 105 by means of the insulating tube 113, the
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metal notch in the form of a bell 114 and the insulating tube 115. The auxiliary anode 105 and the incandescent cathode 108 are surrounded on all sides by the screen 114 which plunges into the cathodic mercury 17 and of which the slots 116 alone allow the passage of a discharge between the incandescent cathode 108 and the auxiliary anodes 111.
The outer surface of the main anode is brought close to the inner surface of the cathode vessel 1 closely enough that the gap is smaller than the free path of electrons when the rectifier tube is in normal service and the discharge chamber itself is in normal operation. tube is therefore separated from the spaces containing the seals 5, 97 and 98 by the slot thus formed and by the disc 112.
Figure 6 shows a two-phase rectifier assembly comprising two mercury vapor rectifier tubes of the kind shown in Figure 5 and operating as follows:
The transformer 117 whose primary 118 is supplied by a single-phase alternating current distribution network comprises, apart from the secondary 119 which is connected to the main anodes 94 and whose median branch constitutes the negative terminal 120 of the rectifier device, two windings auxiliary anode 121 and two auxiliary incandescent cathode windings 122.
The ends of the auxiliary anode windings 121 are connected through anode inductance coils 123 to the auxiliary anodes 111, the auxiliary incandescent cathode windings 122 are connected to the auxiliary incandescent cathodes 108, the middle branches of the auxiliary windings 121 are connected to the cathode connections 33 of the rectifier tubes, which together constitute the positive terminal
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124 of the rectifier apparatus, and, through resistors 125, to the middle branches of the auxiliary incandescent cathode windings 122. The auxiliary anodes 105 are connected, through the resistors 126, to the anodes 94 of the respective rectifier tubes.
The assembly in figure 6 works as follows:
Once the AC distribution network is connected to the device, the auxiliary incandescent cathodes 108 reach the emission temperature, after which discharges, the current value of which is limited by resistor 126. , initiating between them and the auxiliary anodes 105. This facilitates the initiation of the secondary discharges proper through the slits 116.
These auxiliary discharges first flow between the auxiliary incandescent cathodes 108 and the auxiliary anodes 111, but the voltage drop that the auxiliary discharge current determines in the resistors 125 which comprise the conductors which connect the auxiliary incandescent cathodes 108 to the middle branches of the auxiliary anode windings 121 then imparts to the auxiliary incandescent cathodes 108 a positive potential with respect to the cathodic mercury 17. This is equivalent to a negative potential with respect to the auxiliary incandescent cathodes 108 is applied to screens 114 which immerse in cathode mercury 17.
As a result of this negative potential the foot of the auxiliary discharge is pushed from inside the screens 114 from the incandescent cathodes 108 along the mercury surface and through the slits 116 and forms a cathode spot at the bottom. surface of the cathodic mercury outside the screen 114, which allows the rectifier apparatus to be put into normal service through the main anodes
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blades 94 as soon as a load is applied to DC terminals 120 and 124.