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BE397813A - - Google Patents

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BE397813A
BE397813A BE397813DA BE397813A BE 397813 A BE397813 A BE 397813A BE 397813D A BE397813D A BE 397813DA BE 397813 A BE397813 A BE 397813A
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BE
Belgium
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cathode
anode
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arc
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French (fr)
Publication of BE397813A publication Critical patent/BE397813A/fr

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/50Tubes having a single main anode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0072Disassembly or repair of discharge tubes
    • H01J2893/0088Tubes with at least a solid principal cathode and solid anodes

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Dispositifs électriques à arc. 



   La présente invention concerne des dispositifs élec- triques à arc et elle se rapporte particulièrement aux   dispo-   sitifs de ce genre qui fonctionnent avec un nouveau dispositif d'amorçage fixe, faiblement conducteur, et à des perfection-' nements, dont certains sont d'une nature plus générale, qui ont été introduits dans le but de surmonter les difficultés rencontrées dans les dispositifs électriques à arc à vapeur utilisant le nouvel amorçage. 



   La présente invention est basée sur un nouveau type de dispositif d'amorçage comprenant un moyen de former   une , ,     /tache   cathodique sur une des électrodes principales d'un 

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 dispositif à intervalle ou à arc, tel qu'un redresseur ou inverseur à arc et à vapeur ou un dispositifd'interrupteur à arc, à air libre ou à vide, d'utilité générale pour la fermeture ou l'ouverture d'un circuit, ou d'utilité spéciale comme dans un para-foudre. 



   D'une façon plus particulière, l'invention concerne un nouveau type plat de redresseur ou inverseur à arc et à vapeur pour lequel on a forgé le terme "ignitron" par lequel on veut énoncer l'idée qu'il se rapporte au transport de cou- rant par des ions positifs ou des ions négatifs ou électrons. 



  Ceci peut être expliqué brièvement comme suit. 



   Des recherches effectuées au sujet des redresseurs à arc au mercure et sur les causes des allumages en retour dans ceux-ci ont attiré l'attention sur le fait que plus le courant en retour est réduit, moins il y aura d'allumages en retour dans un espace de temps donné, pendant les périodes de non-formation d'arc. Ceci a conduit à imaginer un nouveau type de redresseur ou ignitron dans lequel le courant moyen en retour s'approche presque de façon absolue du zéro, étant de préférence inférieur à un à dix micro-ampères par pouce carré (64,5 mm2) de la surface effective de l'anode principa- le pour un dispositif estimé à 600 volts de courant continu, avec des tolérances plus faibles et plus élevées respective- ment pour des voltages plus élevés et plus faibles.

   Ceci doit être comparé au redresseur ordinaire à plusieurs anodes, à arc au mercure, dans lequel le courant en retour est maintenu à une valeur de 10 à 100 micro-ampères par pouce carré (64,5 mm2) de surface d'anode, seulement par l'emploi d'écrans d'anode compliqués, de. chicanes et de grilles et dans lequel si ces écrans et ces grilles sont enlevés, le courant en 

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 retour s'élève à 10.000 micro-ampères par pouce carré (64,5 mm2) ou même plus. 



   Dans les types conventionnels de redresseurs à arc au mercure utilisés jusqu'à présent, il y avait un arc dans le dispositif pendant la période de non-formation d'arc, soit par suite d'arcs se terminant sur d'autres anodes principales, soit par suite d'ares se terminant sur une anode d'amorçage, soit par suite des deux à la fois. Il en résulte que l'espace de formation d'arc, entre les anodes principales qui sont supposées ne pas conduire de courant pendant leurs périodes de non-formation d'arc, est rempli d'ions et d'électrons.

   Le résultat est qu'un espace d'arc ou une séparation entre élec- trodes qui, d'âpres les essais, en l'absence d'électrons li- bres et d'ions, est capable de résister à des voltages plu- sieurs fois plus élevés que les voltages y appliqués pendant le fonctionnement du redresseur, se perce fréquemment avec formation d'une tache cathodique et l'on pense que la proba- bilité de la formation d'une pareille tache cathodique est fortement favorisée par l'existence de courants en retour. 



   Celà étant, la caractéristique la plus importante du nouveau redresseur ou ignitron est l'élimination de toutes les anodes principales sauf une et l'élimination de l'arc ordinaire réamorcé qui brûle pendant les périodes de non-for- mation d'arc ou, d'une manière plus générale, l'élimination de tout ce qui fournit des quantités importantes d'ions ou d'électrons à l'espace de formation d'arc pendant les périodes d'allumage en retour. Ceci a impliqué l'invention et l'emploi du dispositif d'amorçage mentionné ci-dessus. 



   D'une manière générale l'invention consiste en un dispositif à décharge à arc comprenant deux électrodes prin- cipales, des connexions de bornes pour celles-ci et un 

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 dispositifd'amorçage dans le voisinage du trajet principal de formation d'arc pour faire jaillir un arc entre ces deux électrodes principales, ce dispositif d'amorçage comprenant une tige en une matière faiblement conductrice ayant une ex- trémité en contact de façon permanente avec une des électro- des principales pour former une tache cathodique sur celle- ci, et une connexion de borne séparée pour l'autre extrémi- té de cette tige. 



   L'invention a pour but d'empêcher le début de cau- ses d'allumages en retour dans les redresseurs à arc à va- peur ou les renverseurs plut8t que d'essayer simplement d'em- pêcher les causes d'allumage en retour de devenir des allu- mages en retour complets. L'existence de courant en retour semble être essentielle pour que se présente une cause d'allu- mage en retour et lorsque le courant en,retour est réduit, les causes d'allumage en retour deviennent moins fréquentes et ne se produisent probablement pas du tout si le courant en retour est réduit à zéro. 



   Ayant éliminé les causes d'allumage en retour en éliminant sensiblement le courant en retour de quelques milli- ampères pendant les périodes d'allumage en retour, on évite la nécessité de nombreuses particularités qui ont été néces- saires jusqu'à présent dans les redresseurs ordinaires à arc au mercure. Ainsi, dans beaucoup de cas, toute disposition d'écran dans l'espace d'arc peut être supprimée ce qui rend le redresseur plus petit et réduit très notablement le vol- tage d'arc ou les pertes dans le dispositif. La distance en- tre l'anode principale et la cathode peut être réduite, ce qui diminue encore davantage les dimensions et les pertes. 



    @   Comme il n'y a pas de courant en retour, aucune 

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 cause d'allumage en retour n'existera si les particules de mercure sont lancées sur l'anode de la surface de la cathode ou si les particules de mercure se condensent sur l'anode, de sorte que l'anode peut être placée très près de la cathode et être exposée directement à celle-ci, et que l'anode peut fonctionner à une température assez froide en comparaison de la pratique ordinaire des redresseurs à arc au mercure parce qu'il n'est plus nécessaire de se garder de la possibilité de condensation de mercure sur l'anode, qui a toujours sem- blé provoquer une grande fréquence de causes d'allumage en retour dans les conceptions antérieures.

   Le fonctionnement de l'anode à une température, froide en comparaison de la prati- que antérieure des redresseurs, de préférence de l'ordre de 80  ou 1000 à 2500 ou 300 C peut-être, ou même plus pour des redresseurs à arc au mercure de la nouvelle conception, est fréquemment désirable, également, par suite du rapprochement de l'anode de la cathode, la faible température de l'anode étant généralement requise en vue de maintenir basse la pres- sion de vapeur dans la mesure désirée, malgré les gouttes de mercure frappant l'anode. Cette pression réduite de vapeur augmente encore davantage le voltage négatif que l'espace d'arc supportera sans être percé pendant les périodes de non- formation d'arc. 



   Lors du fonctionnement du redresseur dit   "plat"   com- me on l'a décrit ci-dessus, c'est-à-dire d'un redresseur con- sistant en une anode plate ayant des dimensions proportionnées à la cathode et placée prés de la cathode, avec un espacement de l'ordre de un demi pouce à quatre pouces (12,6 mm à 10 cm) ou plus, la surface active de la cathode comprenant une ma- tière vaporisable de reconstruction, telle que du mercure ou des mélanges contenant du mercure, ou du gallium ou des 

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 mélanges contenant du gallium, il est important ou désira- ble de refroidir très complètement la cathode en faisant fonc- tionner celle-ci en fait à une température aussi froide qu'on peut l'obtenir commodément et il est fortement désira- ble d'utiliser une sorte de moyen de fixation de la tache cathodique et, de préférence,

   un moyen de fixation de tache cathodique convenablement refroidi, vu que des essais ont montré que la probabilité d'allumage en retour est très for- tement réduite avec une semblable disposition, probablement par suite du fait que le soufflage de vapeur provenant de la cathode est beaucoup moins intense lorsque la tache cathodi- que est fixée et peut-être parce que l'action réciproque de ce soufflage de vapeur et de l'anode provoque d'une façon ou de l'autre les causes d'allumage en retour. 



   Bien que le but de la présente invention soit de réduire la fréquence de production d'allumage en retour en réduisant la grandeur du courant en retour, il y a des moments passagers dans certains cas où la construction spéciale ne produit pas ce résultat. Lorsqu'un redresseur est parcouru par un courant, ce courant augmente jusqu'à une valeur maxi- mum et ensuite, à la fin de la période de formation d'arc, et particulièrement dans le cas où le circuit de courant con- tinu contient une quantité considérable d'inductances, le cou- rant du redresseur décroit rapidement jusqu'à zéro et le vol- tage appliqué augmente rapidement jusqu'à une valeur élevée dans le sens négatif.

   Immédiatement après ce zéro du courant, l'espace de formation d'arc entre l'anode et la cathode est laissé dans un état fortement ionisé et le courant en retour est également très élevé, avec par conséquent une probabilité élevée d'allumage en retour. En quelques micro-secondes, l'es- pace de formation   d'arc   regagne son état diélectrique de 

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 faible probabilité d'allumage en retour et les ions disparais- sent par suite de leur diffusion vers les parois du récipient. 



  Si un voltage négatif est appliqué à l'anode immédiatement après que le courant a passé, en particulier endéans quelques micro-secondes après ce passage, il y a danger de percement ou d'allumage en retour à cause du courant en retour qui exis- te pendant une courte période de temps pendant cette période dite de transition d'un état ionisé à un état non ionisé. 



   Si le circuit de courant continu alimenté par le redresseur contient une quantité notable d'inductances, il est habituellement nécessaire d'introduire des circuits de retar- dement pour retarder la vitesse à laquelle les voltages néga- tifs s'accumulent sur l'anode à la fin des périodes de forma- tion d'arc du dispositif.

   De semblables phénomènes ne sont pas généralement observés dans les types antérieurs de disposi- tifs redresseurs à arc au mercure parce que dans ces disposi- tifs un ou plusieurs ares ont régné quelque part dans l'espace à vide pendant toutes les périodes de non-formation d'arc de n'importe quelle anode, de sorte qu'il n'y a pas en général une plus grande tendance à l'allumage en retour pendant la période de transition mentionnée ci-dessus immédiatement après la période de formation d'arc,   qu'à   n'importe quel autre moment pendant la période de non-formation d'arc, parce qu'il n'y avait en réalité aucune transition d'un état ionisé à un état non ionisé, l'espace d'arc étant toujours ionisé avec l'emploi de grilles et d'écrans autour de l'anode qui réduisait la grandeur du courant en retour venant de l'espace ionisé. 



   Dans l'utilisation pratique du dispositif, en parti- culier dans son application au transfert d'énergie électrique dans un sens ou dans l'autre entre un système triphasé ou un 

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 autre système polyphasé et un système à courant continu, il est désirable par suite du fait que chaque arc de redres- sement est placé dans un récipient séparé, d'obliger l'arc à régner pendant une période de formation d'arc aussi longue que possible de façon à obtenir la plus grande capacité d'un dispositif redresseur ou ignitron donné, et à cet effet une connexion triple de transformateur biphasé a été appliquée et perfectionnée, comportant un transformateur polyphasé ap- proprié entre phases, comme cela sera décrit ci-après, pour l'emploi avec ce dispositif. 



   Dans une forme de réalisation de l'invention, on utilise un récipient dans lequel on a fait le vide, qui est fait sensiblement tout entier en métal, toutes les parties de ce métal étant en contact électrique l'une avec l'autre, la cathode étant disposée dans un réceptacle de cathode en quartz ou un autre réceptacle isolant disposé dans le fond de ce récipient, et l'anode principale étant formée sur la paroi supérieure du récipient. 



   Le redresseur plat ou   ignitron   doit être particu- lièrement bien mis à l'abri des composés de mercure, qui sem- blent être des oxydes ou des nitrures de mercure, ou éventuel- lement des composés organiques qui sont instables et qui peu- vent se décomposer à intervalles irréguliers, avec libération de poches de gaz localisées qui réduisent les qualités d'iso- lement de l'espace de formation d'arc pendant les périodes de non formation d'arc, ce qui provoque des allumages en re- tour. C'est pour cette raison que les anodes ne doivent de préférence pas être refroidies en-dessous d'environ 80  ou 100 C, parce que ces composés instables de mercure ne semblent pas être formés si la température est maintenue au-dessus des limites qui viennent d'être indiquées.

   Dans ce redresseur ou      

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 ignitron, il est par conséquent nécessaire de veiller parti-   culièrement   à traiter convenablement le dispositif avant de l'employer et à lui fournir un récipient qui n'a pas de fuite de façon que l'azote et l'oxygène ne pénètrent pas en venant de l'air. Si ces précautions sont observées, le récipient n'exigera pas de pompage pendant son fonctionnement. 



   La construction entièrement métallique, avec un réceptacle de cathode en quartz ou un réceptacle équivalent convient particulièrement, par conséquent, pour ce dispositif et ce dernier est particulièrement destiné à être utilisé dans une construction qui est scellée de façon permanente sans emploi de pompes à vide pendant le fonctionnement. 



   Comme l'ignitron consiste en un seul trajet ou arc asymétriquement conducteur dans chaque récipient, on peut s?écarter des circuits usuels de redresseur à arc au mercure qui emploient plusieurs ares redresseurs, en réunissant en- semble les anodes de tous les arcs au lieu d'avoir les catho- des en commun, comme c'était nécessaire obligatoirement dans les dispositifs utilisant une seule cathode commune. Ceci présente les avantages particuliers dans la construction en cuve entièrement métallique scellée de façon permanente, dans laquelle la cuve a le même potentiel que l'anode.

   En réunis- sant ensemble les anodes,le problème du montage de n'importe quel nombre de cuves à un seul arc dans un râtelier ou une autre construction est très fortement simplifié et si les ignitrons sont utilisés pour fournir de l'énergie à un circuit à courant continu dans lequel le conducteur négatif est mis à la terre, comme dans les systèmes de chemins de fer, les cuves seront toutes au potentiel de terre, ce qui est un avan- tage très considérable. 



  On remarquera que l'application du nouveau principe 

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 d'amorçage à des redresseurs et inverseurs à arc à vapeur a provoqué de nombreux changements profonds dans la cons- truction et le fonctionnement de ces dispositifs, qui ont été indiqués brièvement en partie dans les paragraphes pré- cédents et qui seront expliqués plus complètement en corréla- tion avec le meilleur mode d'application de ce principe, ce qui implique de nombreuses caractéristiques qui, tout en é- tant particulièrement établies et développées et éventuelle- ment nécessaires en corrélation avec l'ignitron sont, pour beaucoup d'entre elles, susceptibles d'application générale dans des types usuels de redresseurs. 



   Sous ses aspects les plus larges, le dispositif d'amorçage n'est pas limité dans son application à des dispo- sitifs à arc à vapeur dans lesquels on a fait le vide et asy- métriquement conducteurs, mais il est applicable également aux domaines des interrupteurs et des para-foudres, comme on l'a indiqué précédemment. 



   Pour que l'invention puisse être mieux comprise, on décrira maintenant à titre d'exemples et à l'aide des des- sins annexés plusieurs formes constructives que l'invention peut prendre. 



   La Fig. 1 est un schéma de circuit et d'appareil montrant une des formes préférées d'un ignitron à cuve entiè- rement métallique, scellé de façon permanente, avec un tri- ple circuit de transformateur biphasé pour faire passer l'é- nergie d'une ligne triphasée à une ligne à courant continu, avec un dispositif de circuit à retardement et avec un moyen de faire varier le point dans le cycle où l'amorçage fonction- ne de façon à faire changer le voltage de courant continu ou, si ce dernier est fixe; l'énergie   de,,courant   continu qui est      

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 fournie. 



   La Fig. 2 est un schéma de circuit et d'appareil montrant une autre des formes d'ignitron qui sont préférées dans les grandes dimensions d'appareils avec une connexion spéciale d'inverseur pour fournir de l'énergie triphasée à fréquence variable à partir d'une ligne à courant continu. 



   La Fig. 3 est un schéma donné à titre d'exemple montrant l'application de l'invention à un dispositif à arc autre qu'un redresseur ou un inverseur, le dispositif étant ici représenté comme étant un para-foudre. 



   La Fig. 4 est une vue en plan d'une construction modifiée d'ignitron quelque peu semblable à celle représentée à la Fig. 2 mais avec certains changements qui sont représen- tés à la Fig. 5, une partie de la Fig. 4 étant en coupe par la ligne   IV-IV   de la   Fig.5.   



   La Fig. 5 est une coupe verticale, avec un schéma de circuit ajouté, montrant un des premiers types d'ignitron, dans lequel un amorçage à fonctionnement continu est utilisé, ce dernier étant très complètement abrité de façon à réduire autant que possible le courant en retour pendant les périodes de non-formation   d'arc,   
La Fig. 6 est une vue schématique de circuits et d'appareils montrant une forme modifiée de construction d'i- gnitron et une forme modifiée de dispositif pour régler le point du cycle où les différents dispositifs d'amorçage fonc- tionnent. 



   La Fig. 7 est une vue schématique de circuits et d'appareils dans laquelle les amorçages sont alimentés au moyen   d'un   dispositif commutateur rotatif actionné par un moteur synchrone recevant l'énergie du système à courant alternatif. 

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   La Fig. 8 est une vue schématique de circuits et d'appareils montrant une construction à double cathode dans laquelle une cathode ou l'autre peut être mise en service par l'alimentation de l'un ou l'autre de deux dispositifs d'amorçage pour obliger l'ignitron à fonctionner comme redres- seur ou comme inverseur, l'ignitron ayant une enveloppe de verre. 



   La Fig. 9 est une vue schématique de circuits et d'appareils montrant une autre construction à enveloppe de verre utilisant une anode principale de graphite, un conduc- teur d'anode d'amorçage abrité, et un écran interposé dans l'espace de formation d'arc entre l'anode principale en gra- phite et la cathode. 



   La Fig, 10 est une vue schématique montrant l'appli- cation du dispositif de maintien en activité à une construc- tion de redresseur conventionnel à arc à mercure comportant plusieurs anodes et une seule cathode dans un récipient où l'on a fait le vide. 



   Les Fig. Il à 18 sont des schémas explicatifs dont il sera question dans la suite. 



   La Fig. 1 montre un système redresseur utilisant six dispositifs de redressement ou ignitrons, tous de construction semblable, mais pour plus de simplicité un seul des ignitrons est représenté en détail, les cinq autres étant indiqués sché- matiquement, vu qu'il est bien entendu que leur construction est identique à celle de l'ignitron mentionné en premier lieu. 



  La construction d'ignitron représentée ici est celle qui est préférée pour les petits dispositifs pour une gamme de capacité de 100 à 500 ampères, bien que la construction ne soit limitée à aucune capacité particulière. Pour donner une idée de la compacité énorme produite par cette construction, on peut 

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 signaler que la coupe de la Fig. 1 est une vue en grandeur réelle d'un ignitron étudié pour une capacité de 100 ampères à 600 volts de courant continu, obtenant ce remarquable débit avec une construction dans laquelle le diamètre de l'espace de formation d'arc est approximativement de trois pouces   (76   mm). 



   Ceci est seulement une construction préliminaire qui peut être perfectionnée par d'autres modifications que l'expérience peut dicter, de sorte que finalement une capacité de 150 ou 
200 ampères peut être obtenue de la même dimension de cons- truction, 
Comme le montre la Fig, 1, cette forme de réalisa- tion particulière de l'ignitron consiste en un récipient 1 scellé de façon permanente, dans lequel on a fait le vide et composé sensiblement entièrement en métal tel que le fer, tou- tes les parties de ce métal étant en contact électrique l'une avec l'autre, Une cathode 2 en mercure ou en une autre matière vaporisable se reconstruisant est disposée dans un godet ou réceptacle 3 en quartz ou en une autre matière isolante, dis- posé au fond de la cuve 1.

   Le quartz ou autre isolement entre la cathode de mercure et la cuve doit être d'un type qui n'est pas facilement couvert comme d'un pont par les impuretés ou , les particules de mercure et à cet effet il est de préférence surmonté d'un anneau de garde en acier 4 qui maintient le mercure écarté d'une partie de sa surface. 



   Pour la facilité de la construction, la cuve métal- lique 1 sera ordinairement faite en plusieurs pièces qui peu- vent être fabriquées séparément et ensuite assemblées et sou- dées l'une à l'autre. Comme le montre le dessin, cette cuve comprend une partie de base 5 en forme de cuvette qui contient le réceptacle de cathode 3 et l'anneau de garde 4.

   Au sommet de cette partie de base 5 est soudée une anode principale en 

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 fer 6 ayant une surface de fond plate espacée d'une distance de l'ordre de 1 pouce (25 mm) de la surface de la cathode de mercure, l'espacement étant aussi petit qu'il est compatible avec les limitations de la construction et n'étant en aucune façon tellement petit qu'on courre le risque de formation d'un pont conducteur entre l'anode principale et la cathode par l'agitation du mercure liquide pendant le fonctionnement du dispositif. 



   Une chemise d'eau 7 est prévue au-dessus de l'anode principale 6 et est surmontée d'un condenseur d'eau à refroi- dissement par air 8, qui reçoit la vapeur de la chemise d'eau, la condense et la renvoie à la chemise d'eau, ce qui maintient l'anode à une température un peu supérieure à 100 C, suivant la pression de vapeur qui est autorisée à se produire dans le condenseur, cette pression étant limitée, par une soupape de sûreté 9, à une valeur correspondant à une température de 200 C par exemple ou une autre température maximum déterminée   d'avance.   



   L'anode principale 6 qui constitue le dessus de la cuve est pourvue d'une ouverture centrale dans laquelle est scellé un isolateur d'un type approprié quelconque, ce der- nier étant représenté à la Fig. 1 sous la forme d'un organe en verre 10 qui est scellé au moyen d'un scellement en verre 11 à un anneau de cuivre 12 recouvert de nickel dont l'extré- mité inférieure est brasée à l'anode principale 6.

   L'isola- teur en verre ou autre 10 porte scellé dans sa masse un con- ducteur de cathode en tungstène 13 qui s'étend vers le bas centralement à travers le dispositif, jusqu'en contact avec la cathode de mercure 2, et un conducteur d'anode d'amorçage 14 qui supporte un'tubé conducteur 15 se terminant à son ex- trémité inférieure par un support tubulaire en nickel 16 

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 pour une tige d'amorçage tubulaire 17 en une matière faible- ment conductrice telle que du carborundum moulé avec un liant d'argile ou un autre liant qui n'émet pas de gaz dans les conditions de fonctionnement, ou une autre matière   faiblement .   conductrice qui n'est pas détruite dans les conditions de fonctionnement, comme un cristal de carborundum, une tige de globar, une matière de filament de Nernst, le ferro-silicium,

   la galène et probablement d'autres matières semblables. Cet organe d'amorçage 17 est supporté de façon fixe de telle sorte que son extrémité inférieure est immergée dans la cathode 2 de mercure liquide et reste immergée dans toutes les condi- tions de fonctionnement. Son tube de support 15 est isolé par rapport au conducteur de cathode 13, disposé centralement, au moyen d'un tube de quartz ou autre tube isolant 18 et de pré- férence 11 est protégé extérieurement aussi au moyen d'un plus grand tube de quartz ou autre tube isolant entourant le tube 15 comme le montre la Fig. 1. 



   La tige d'amorçage 17, qui est immergée dans le   meroure,   doit avoir une résistance telle qu'un accroissement d'environ 100 volts par pouce (25 mm), ou plus, le long de la tige ne fait pas circuler un courant impratiquement grand,      
Si la tige doit être de dimensions ordinaires et non sous la   @   forme d'une pellicule très mince, ceci exige qu'elle soit en une matière ayant une résistivité plus grande que 1P-2 ohms par centimètre cube. En même temps, sa résistivité ne doit pas être trop élevée parce que, comme on l'expliquera, lors- que la tige d'amorçage est en fonctionnement, un arc se for- me avec la cathode sur le mercure et avec l'anode momentané- ment sur le côté de la tige d'amorçage.

   Si ce courant momen- tané doit s'écouler dans le côté de la tige sans voltage exces-   , 1 si±,   la résistivité ne doit pas être trop élevée, Une 

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   résistivité de moins de 10+5 ohms par centimètre cube sera en général suffisamment basse pour cette application. Un changement dans la résistivité implique en général un changement dans le courant auquel le dispositif d'amorçage fonctionne et le voltage nécessaire à appliquer à celui-ci pour produire ce courant. 



  Plusieurs théories ont été envisagées pour essayer d'expliquer le fonctionnement de la tige de carborundum ou d'un autre dispositif d'amorçage et actuellement la théorie suivante est préférée; qui est présentée à titre d'essai sans aucun désir de limiter l'invention a aucune théorie particulière de fonctionnement. Si un potentiel positif est appliqué entre la partie supérieure de la tige et le mercure, un courant s'écoule à travers la tige vers le mercure. Lorsqu'il s'agit d'une tige pleine d'amorçage ou d'une tige dont la surface de section transversale n'est pas très petite, il est nécessaire d'employer une matière dont la résistivité est plus grande que 10-2 ohms par centimètre cube, ce qui est peut-être au moins environ 100 fois plus grand que la résistivité du mercure.

   Au point de vue de la théorie, la résistance du mercure sera par conséquent d'abord négligée. 



  Le flux réel de courant suivra les lignes marquées 20 au schéma de la Fig, 11. Des lignes équipotentielles 21 sont également représentées à la Fig. 11. Dans ces conditions, la densité de courant le long de la surface de la tige endessous du niveau du mercure augmente à partir du bas de la tige jusqu'au point de sortie de la tige du mercure, point désigné par le numéro 22, et en ce point la densité de courant devient infinie, suivant la théorie mathématique, si la tige et le mercure sont supposés être parfaitement continus, c'est-à-dire si l'on ne considère pas la structure atonique    

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 réelle. De même, le gradient de voltage le long de la sur- face de la tige devient infini lorsqu'on se rapproche de la jonction avec le mercure en venant du dessus.

   Mathématique- ment, le gradient le long de la surface de la tige prés de la jonction au mercure est donné approximativement par 
V d/2 X00/VY , formule dans laquelle d est le   diamè-   tre ou l'épaisseur de la tige, X00 est le gradient le long de la tige à une grande distance du mercure et y est la dis- tance de la jonction au mercure au point de la surface de la tige où le gradient est obtenu. Comme on doit s'attendre à ce que la formule ci-dessus soit applicable en descendant jusqu'aux distances atomiques,   c'est-à-dire   jusqu'à une va- leur y = 10-8 cm, on peut voir qu'avec Xoo de l'ordre de 100 volts par centimètre, le gradient à une distance atomique de la jonction au mercure sera de l'ordre de 106 volts par centimètre. 



   Plusieurs chercheurs ont démontré qu'un gradient de voltage de 106 volts par centimètre est suffisant pour   fai-   re sortir des électrons hors d'une matière. Il est par consé- quent raisomable de supposer que des électrons seront extraits de la surface du mercure prés de sa jonction à la tige et que la cathode d'un arc peut être amorcée là, le courant de cet arc s'écoulant d'abord vers le côté de la tige et s'écou- lant ensuite vers des points de plus en plus élevés sur la surface de la tige à mesure que l'espace des gaz devient de plus en plus ionisé, pour former pont finalement sur la tige et atteindre le support métallique de la tige.

   Un arc sera donc amorcé par la tige si on applique à celle-ci un voltage donnant un gradient moyen le long de la tige de l'ordre de 102 volts par centimètre, et cet arc formera pont sur la tige si le voltage est suffisant pour permettre à un courant 

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 considérable de s'écouler du côté de la tige dans l'arc ini- tial. Si le voltage appliqué est insuffisant dans ce dernier but, l'arc ne forme pas pont sur la tige mais apparaît comme une étincelle toute petite à la jonction du mercure et de la   tig e.   



   Suivant la théorie proposée, la résistivité de la tige doit alors être telle qu'elle permet l'application d'un gradient de l'ordre de 100 volts par centimètre le long de celle-ci sans qu'un courant excessif circule. Si le courant absorbé par la tige doit être limité à l'ordre de dix ampères, la résistance de la tige par centimètre de longueur doit être de l'ordre de dix ohms. Par l'emploi de méthodes spéciales d'excitation, par exemple par des décharges 'de'condensateurs, il peut parfois être pratique d'employer de plus grands cou- rants pour faire débuter l'arc à la tige. Dans ces méthodes des courants d'excitation momentanés de 1000 ampères ou même de   10,000   ampères peuvent être pratiques. Pour de semblables courants, la résistance de la tige par unité de longueur peut être aussi basse que l'ordre de 10-2 ohms. 



   Suivant la théorie proposée, il est également néces- saire qu'un courant suffisant s'écoule dans l'arc débutant à la jonction du mercure de façon qu'il avance rapidement le long de la tige et forme pont sur celle-ci. Si la résistance par unité de longueur de la tige est trop grande, un voltage excessif est nécessaire dans ce but et pour cette raison une limite supérieure de 105 ohms par centimètre de longueur de tige est imposée. 



   Bien que,la théorie donnée ci-dessus s'applique à une simple tige, il-est évident que des modifications peuvent être apportées à la forme ou que des combinaisons de matières complètement isolantes avec des matières conductrices pour- raient être employées pour remplir la fonction de la tige. 

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  L'invention devrait alors être interprétée d'une manière gé- nérale comme procurant un moyen de faire débuter un arc à une surface de conducteur en produisant un gradient local   três   élevé pour son début et en faisant passer un courant suffisant dans cet arc débutant pour assurer sa croissance rapide. 



   Avec une tige d'amorçage pleine en carborundum mou- lé, constituée d'environ 70% de carborundum et 30% de liant d'argile et un peu de noir de fumée, ayant une résistivité d'environ 2 ohms par centimètre cube, la tige ayant un diamè- tre d'environ un quart de pouce (6,3 mm) et ayant une longueur d'environ X un cinquième de pouce (5 mm) entre son support et la surface de mercure lorsque le dispositif n'est pas en fonc- tionnement,on a trouvé qu'une tache cathodique est formée à la jonction de la surface de la tige avec la surface du mer- cure pour un courant de 7 ampères dans la tige, nécessitant 35 volts. 



   Le voltage nécessaire pour faire fonctionner la tige d'amorçage est de préférence pris au circuit à courant alter- natif auquel l'ignitron est relié et est de préférence égale- ment pris directement à l'anode principale de l'ignitron dans lequel l'amorçage est placé. Dès qu'une tache cathodique est formée au point de jonction de la surface de la tige d'amor- çage et de la surface du mercure, un arc jaillit de l'anode principale vers le bassin de mercure. L'arc d'amorçage est en série avec un dispositif de consommation de voltage suffisam- ment grand pour obliger cet arc à disparaître immédiatement, parce qu'il ne peut pas fonctionner en parallèle avec l'arc principal qui a un voltage beaucoup plus petit que le voltage général du circuit d'amorçage.

   L'arc d'amorçage fonctionne donc tout à fait momentanément pour produire une tache catho- 

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 dique sur la cathode principale au commencement de la période de formation d'arc de l'ignitron et il ne produit aucun arc à un autre moment, de sorte qu'il n'y a pas de source four- nissant des ions ou des électrons à l'espace de formation d'arc de l'ignitron pendant la période de non-formation d'arc de celui-ci. Comme on l'a indiqué précédemment, ceci est une caractéristique essentielle de l'invention, savoir l'élimina- tion sensible des courants en retour qui sont normalement pro- duits, dans d'autres redresseurs à arc à vapeur, par les ions et les électrons présents dans l'espace de formation d'arc pendant les périodes de non-formation d'arc de celui-ci. 



   Bien que la théorie de ce dispositif d'amorçage ait été indiquée avec référence particulière à une cathode de mer- cure, il n'est évidemment pas nécessaire que la matière de la cathode soit du mercure ni même qu'elle soit un liquide. La caractéristique essentielle semble être la présence d'un gra- dient de potentiel suffisamment élevé au point de jonction entre la surface de la tige d'amorçage et la surface de la cathode. En fait, l'amorçage suivant la présente invention fonc- tionne très bien lorsqu'il est immergé dans une cathode de bronze, ce qui peut être réalisé en plongeant la tige dans du bronze fondu et en solidifiant le bronze autour d'une extrémité de celle-ci.

   La tige d'amorçage fonctionnera également lors- qu'elle est simplement en contact avec la surface du bronze ou d'une autre électrode, auquel cas, toutefois elle doit être solidement maintenue abaissée en place de façon que son extré- mité ne se sépare pas de la cathode, ce qui brûlerait rapide- ment l'extrémité de la tige. 



   Lorsque l'extrémité supérieure de la tige est main- tenue dans un support en bronze ou en un autre métal plein,   .' jle   voltage nécessaire pour envoyer un courant suffisant dans 

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 la tige pour former une tache cathodique sur le support, lorsque le support est négatif par rapport à la cathode de mercure, peut être beaucoup plus grand que le voltage néces- saire pour former une tache cathodique sur le mercure lorsque le mercure est négatif par rapport au support, ceci étant dû probablement aux différences dans la nature du contact et des caractéristiques d'ébullition et d'émission d'électrons du support.

   Cette différence de voltage peut être rendue encore plus grande par le fait qu'on rend l'extrémité de la tige qui est dans le support de section beaucoup plus grande que celle qui plonge dans le mercure, comme cela sera indiqué à propos de la Fig, 2, On peut compter sur cette différence dans les voltages de fonctionnement de l'amorçage pour obliger l'amor- çage à percer seulement lorsque le support est positif par rapport au mercure et cette dissymétrie peut être favorisée par des moyens appropriés comme ce sera décrit ci-après à propos des Fig, 2 et 8, mais on préfère employer une sorte de dispositif redresseur auxiliaire pour alimenter l'amorçage      en potentiel seulement pendant les demi-cycles positifs du voltage alternatif appliqué à l'appareil.

   La chute de voltage dans le redresseur auxiliaire aide également à éliminer l'arc d'amorçage dès que l'arc principal jaillit. 



   Sur la Fig. 1, chaque tige d'amorçage 17 reçoit son énergie au moyen d'un redresseur à cathode chaude 23 à partir de sa propre anode principale 6. Dans le système particulier représenté sur cette figure, les anodes principales et les cuves des six redresseurs sont reliées ensemble sur une barre      commune 24 qui est reliée au conducteur négatif mis à la terre d'un circuit de charge à courant continu 25, Le point dans le cycle où les tiges d'amorçage reçoivent suffisamment de dourant pour faire commencer les arcs peut être contrôlé par 

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 des moyens appropriés quelconques, indiqués schématiquement à la Fig. 1 sous la forme d'un rhéostat 26 qui est connecté entre la barre d'anode principale 24 et une barre d'anode d'amorçage 27.

   Ce rhéostat 26 peut servir également de com- mutateur pour mettre en circuit ouvert tous les circuits d'a- morçage, ce qui oblige tous les redresseurs à cesser de fonc- tionner. 



   Les liaisons des courants alternatifs représentées à la   Fig.   1 comprennent une ligne d'alimentation triphasée 28 à laquelle est relié l'enroulement primaire en delta 29 d'un transformateur ou d'une série de transformateurs ayant un triple enroulement secondaire 31 à deux phases. De cette ma- nière, l'enroulement primaire 29 comporte trois enroulements, et chacun de ces enroulements est accouplé à deux enroulements secondaires ou à un seul enroulement secondaire ayant un point de raccordement 32 en son milieu, les bornes des enroulements secondaires étant reliées aux conducteurs de cathode 13 de deux des ignitrons ou redresseurs.

   Les trois points milieux 32 des enroulements secondaires sont reliés aux bornes d'un dispositif de transformation triphasé entre phases 33 ayant une liaison neutre 34 qui est   relie   au conducteur positif du circuit de charge à courant continu 25. 



   Le dispositif de transformation entre phases 33 com- porte des enroulements disposés de façon à équilibrer le flux de courant continu tout en maintenant les courants dans les trois connexions terminales de phases sensiblement égaux l'un à l'autre. Comme le montre la Fig, 1, on obtient ce résultat en enroulant le transformateur entre phases sur un noyau ma- gnétisable à trois branches 35, chaque branche portant un enroulement. 

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   Les figs. 12 et 13 montrent des formes typiques d'onde de voltage et de courant d'un des redresseurs ou igni- trons reliés à l'un des enroulements de transformateur de la fig. 1. La ligne en trait fort 36 de la fig. 12 montre le vol- tage de l'anode vers la' cathode d'un redresseur. La ligne en traits interrompus 37 de-la même figure montre le voltage dans l'enroulement de transformateur. La fig. 13 montre le courant entrant dans l'anode du redresseur. Lorsque le cou- rant atteint zéro, au point 39, le voltage à travers l'espace d'arc à l'intérieur du redresseur change très rapidement d'une valeur positive très faible, indiquée par le point 40 à la fig. 12, à une valeur négative 41, ce qui applique très ra- pidement un voltage négatif à l'anode principale. 



   Comme le montre la fig. 14, le courant inverse ou courant en retour qui circule à travers l'espace d'arc immé- diatement après l'achèvement de la période de formation d'arc est relativement élevé; par conséquent suivant les présentes théories, les causes d'allumage en retour sont rendues très fréquentes. Endéans un petit nombre de micro-secondes, avec une basse pression de vapeur, ou endéans une centaine à un millier de micro-secondes, avec une pression de vapeur plus, élevée, l'espace de formation d'arc développe la capacité de résister à un voltage considérable avec une faible proba- bilité d'allumage en retour, à cause de la réduction notable dans le courant inverse, comme l'indique la fig. 14. 



   En vue d'empêcher un percement pendant la période de transition faisant immédiatement suite à l'achèvement de la période de formation d'arc, il est désirable d'obliger le voltage négatif à s'établir lentement, en concordance avec la courbe 42 en traits de   chafnette   à la fig. 12 ou une cour-- be analogue, de façon que des voltages importants ne soient 

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 pas appliqués à l'espace de formation d'arc tant que ce der- nier n'a pas eu le temps de perdre la plus grande partie de son ionisation. 



   Comme le montre la fig. 1, l'établissement d'un vol- tage négatif sur l'anode principale, par rapport à la cathode principale, -ou ce qui revient au même, l'établissement du voltage positif sur la cathode principale par rapport à l'ano- de principale,- peut être retardé dans n'importe quelle mesure désirée par le fait qu'on shunte chaque redresseur au moyen d'un circuit extérieur comprenant une capacité 44 de dimen- sions suffisantes. Lorsque cette combinaison est employée, la capacité doit être chargée avant qu'un voltage inverse puisse être appliqué entre l'anode principale et la cathode, et le temps nécessaire pour cette opération de charge sera déter- miné par l'inductance normalement présente dans les connexions extérieures du circuit de l'arc de redressement ou du trajet, et la résistance du circuit de capacité.

   Habituellement, une petite résistance séparée 45 est montée en série avec la capacité 44, ce qui est désirable en tous cas en vue d'amor- tir le circuit pour empêcher les oscillations. Dans le cas où la réactance en série avec l'arc redresseur n'est pas suffisante, une petite réactance extérieure 46 peut être uti- lisée, cette dernière ayant la propriété de se saturer pour un courant très bas de façon à offrir une réactance très fai- ble pour des courants de charge normaux pendant la période de formation d'arc. 



   Dans le petit ignition représenté à la fig. l, aucun moyen spécial de refroidissement n'est prévu pour la cathode vu que les pertes   dans   ce dispositif sont extrêmement faibles,        ,de   sorte qu'on peut'compter sur l'évaporation du mercure pour 

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 maintenir la cathode du dispositif suffisamment froide pour empêcher le commencement d'une décharge entre la cathode prin- cipale et l'anode principal pendant les périodes de non-for- mation d'arc, décharge qui, comme elle est un courant en re- tour, augmenterait considérablement la probabilité d'alluma- ge en retour. 



   Ceci sera compris plus facilement à l'aide de la . fige 15 qui montre le voltage auquel une décharge commence dans un espace non ionisé rempli de vapeur de mercure, ce voltage étant tracé comme une fonction du produit pd dans le- quel p est la pression de vapeur en millimètres de mercure et d est la distance entre les électrodes en centimètres. Le vol- tage minimum de début, environ   470   volts, se produit lorsque le produit pd est égal environ à 6. La portée normale de fonc- tionnement du redresseur est obtenue lorsque le produit pd est aux environs de l'unité ou moins, de sorte que le voltage de début est de plusieurs milliers de volts. La pression de vapeur de mercure dépend évidemment de la température.

   Il est. donc nécessaire que l'on maintienne, avec les espacements uti- , lisés, des conditions de température telles qu'elles empê- chent le produit pd de dépasser notablement une valeur de sécurité, telle que l'unité par exemple. 



   Dans les ignitrons de grandes dimensions, tels que celui représenté à la fig. 2, il est habituellement nécessai- re ou désirable d'employer un moyen positif de.refroidisse- ment de la cathode. En même temps il est très désirable d'em- ployer un moyen de fixation de la tache cathodique, ce qui a l'avantage de réduire considérablement le soufflage de cathode,      diminuant ainsi la turbulence de la cathode et   limitant,la .   quantité de vapeur évaporée.

   Cette nouvelle caractéristique, 

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 bien qu'étant d'un avantage considérable dans les anciens types de redresseurs à plusieurs anodes, est particulière- ment désirable dans les redresseurs dans lesquels l'anode couvre sensiblement toute la cathode et est espacée de celle- ci d'une distance suffisamment grande pour le jeu mécanique en vue d'éviter l'éclaboussement formant des ponts de liquide en travers de l'espace entre l'anode principale et la cathode, Il est en outre extrêmement désirable que ces moyens de fixa- tion de la tache cathodique soient très complètement refroi- dis, particulièrement dans les ignitrons. 



   Conformément aux principes qui viennent d'être ex- pliqués, l'ignitron représenté à la fig. 2 a été muni d'un moyen très efficace de refroidissement de la cathode et d'un moyen de fixation de tache cathodique à refroidissement par de l'eau. Une chemise d'eau 47 est prévue en-dessous d'un réceptacle métallique de cathode 48 dans lequel est disposée une quantité de mercure liquide 49 ou d'une autre matière cathodique vaporisable se recontruisant.

   Un agent de refroi- dissement tel que de l'eau, qui est aussi froid que possible, pénètre par un tuyau d'entrée 51 dans un compartiment médian 51 de la chemise d'eau, d'où il est évacué par des tuyaux horizontaux de refroidissement 52 pour la fixation de la ta- che, qui s'étendent radialement du milieu d'un bassin de mer- cure de façon que les sommets des tuyaux soient à peu près à fleur de la surface supérieure du mercure lorsque le disposi- tif n'est pas en fonctionnement.   L'eau   est évacuée des extré- mités externes de ces tuyaux de fixation de tache 52 dans un compartiment annulaire 53 de la chemise d'eau, d'on elle est évacuée par un tuyau de sortie 54. 



   Les moitiés supérieures au moins des tuyaux de fixa- tion de tache 52 sont pourvues d'un revêtement par galvano- 

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 plastie ou   recouvertes   d'une feuille de matière de fixation de tache 55 qui, si elle est sous la forme d'une feuille, est soudée au tuyau de façon à être en bon contact thermique avec celui-ci,cette matière de fixation de tache étant du molybdè-. ne ou du tungstène ou une autre matière n'éclaboussant pas, qui est mouillée par le mercure et empêche le tuyau de brûler à cause de l'arc. 



   Les tuyaux de refroidissement 52 pour la fixation de la tache sont placés suffisamment près l'un de l'autre pour que la température calculée de n'importe quel point de la surface de mercure excepté la tache de cathode ne puisse pas s'élever au-delà d'environ 60 C ou éventuellement 80 C, et de préférence elle est beaucoup moindre, descendant éventuel- lement jusque 50 C ou moins.

   Comme les tuyaux 52 de fixation de tache de cathode s'étendent   radialemént,   ils sont plus espacés à leurs extrémités externes qu'à leurs extrémités in- . ternes, et entre leurs extrémités externes des moyens de re- froidissement supplémentaires peuvent être utilisés sous la forme de pattes métalliques solides 56 qui sont soudées sur le sommet du réceptacle métallique de cathode 48 comme on l'a représenté en coupe verticale à la fig. 2 et en plan à la fig. 4. 



   L'ignitron représenté sur la   fige   2 comprend un ré- cipient dans lequel on a fait le vide, comportant un fond, un dessus, et des parois latérales, le fond étant fermé par le réceptacle de cathode 48 qui vient d'être décrit. Le des- sus est formé par une plaque d'anode principale   57   et les parois latérales sont formées par un anneau isolateur ou une buselure de porcelaine de cathode 58, qui est serré et scellé hermétiquement entre le réceptacle de cathode 48 et la plaque 

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 d'anode 57, avec utilisation de n'importe quel scellement approprié comme on l'a indiqué en 59.

   Pour mieux permettre à l'anneau isolateur 58 d'agir sans être raccourci par le mercure liquide ou les particules d'impuretés, sa paroi in- térieure est ondulée comme on l'a représenté et elle est également protégée par une pièce de garde annulaire ou une chicane cylindrique 61 pour les vapeurs, présentant un trou 62 à sa partie inférieure pour permettre au mercure liquide de retourner dans le bassin de cathode. 



   La surface active de l'anode consiste en la plaque de fond plate 63 d'une protubérance 64 qui s'étend vers le bas à partir de la plaque d'anode 57 et constitue une chemise de refroidissement pour l'anode, de l'air ou un autre agent de refroidissement approprié étant introduit par un tuyau d'admission 65 et évacué par un tuyau de sortie 66. Cette protubérance faisant saillie vers le bas, ou chemise de refroidissement d'anode, remplit sensiblement l'espace à l'intérieur du cylindre de chicane 61 de sorte que la pla- que inférieure ou surface effective 63 de l'anode principale a sensiblement le même diamètre que la surface supérieure du bassin 49 de la cathode de mercure. L'espacement entre l'a- node principale et la cathode principale dans le modèle particulier représenté à la fig. 2 est d'un pouce et quart (31 mm). 



   Comme la cathode est fortement refroidie dans le modèle représenté à la fig. 2, la pression de vapeur est abaissée par le moyen de refroidissement de la cathode, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de compter sur le moyen de refroidissement de1'anode dans ce but. En conséquence, l'a- node principale de   la ig.   2 peut fonctionner à une tempé- rature plus élevée, par exemple jusque   300 C,   et il est dé-   @   ..'..- 

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 sirable de le faire, probablement par suite de son effet pour empêcher la formation de nitrures ou d'autres substan- ces nuisibles sur la surface de la cathode. 



   Dans l'ignitron représenté à la fig. 2, l'anode d'a- morçage est une courte tige pleine 67 en carborundum ou en une autre matière d'amorçage mentionnée antérieurement, cette tige étant portée par un support 68 à l'extrémité inférieure d'une tige de support d'acier 69 qui est suspendue à une pla- que d'anode d'amorçage 70. La tige de support d'amorçage 69 est disposée centralement et passe à travers une ouverture centrale 71 dans la plaque de l'anode principale 57. La pla- que d'anode d'amorçage 70 est séparée de la plaque d'anode principale 57 par un organe d'espacement tubulaire en por- celaine 72 qui est scellé de façon appropriée aux deux pla- ques comme on l'a indiqué en 73.

   Comme dans tous les modèles d'amorçage suivant la présente invention, la tige d'amorçage      
67 s'étend assez profondément dans le bassin de mercure 49 pour donner la certitude qu'elle est toujours en contact avec le mercure vu qu'autrement son action serait défectueu- se et elle serait rapidement brûlée. 



   A la fig. 2, l'extrémité supérieure de la tige d'a- - morçage 67 en carborundum est agrandie comme c'est indiqué en 74, en vue d'augmenter le voltage négatif nécessaire pour former une tache cathodique sur le support 68 sans affecter la formation d'une tache cathodique sur le mercure lorsque l'anode d'amorçage est positive, cet effet étant obtenu au support par suite de l'augmentation de section transversale, et par conséquent, de la diminution de résistance de la tige d'amorçage à son extrémité supérieure. 



   L'ouverture centrale 71 dans la plaque d'anode      

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 principale 57 est faite d'amples dimensions pour faciliter l'évacuation des gaz de l'intérieur du récipient par celle-ci. 



  Cette évacuation est effectuée au moyen d'une connexion de pompage 72 qui est fixée à une bride supérieure 76 séparée de la plaque d'anode d'amorçage 70 par un autre organe d'espa- cement tubulaire 77 en porcelaine qui est également scellé de façon appropriée aux deux plaques à son sommet et à sa base, comme indiqué en 78. 



   Bien que ce ne soit probablement pas tout-à-fait né- cessaire dans le modèle représenté à la fig. 2, une pièce de garde ou écran tubulaire 78 est prévu, suspendu à la plaque d'anode d'amorçage 70 et s'étendant vers le bas dans l'ouver- ture 71 de la plaque d'anode principale   57,   cette pièce de garde tubulaire ayant un diamètre beaucoup plus grand que la tige d'amorçage 69. Au sommet de cette pièce de garde tubu- laire, une chemise d'eau 79 est prévue pour assurer que toute la vapeur de mercure soit condensée avant qu'elle atteigne la connexion de pompage. Un fluide de refroidissement appro- prié est fourni à la chemise 79 par des tuyaux d'admission et de sortie 80 et 81. 



   En vue de protéger les scellements 59 au sommet et à la base de l'anneau isolant 58 entre la plaque d'anode principale 57 et le réceptacle de cathode d'acier 48, des passages d'eau 82 dans la plaque d'anode principale et dans le réceptacle de cathode sont de préférence prévus, aussi près que possible des scellements, en vue d'empêcher l'é- chauffement excessif des scellements vu que ceux-ci sont situés à la partie la plus chaude du récipient. 



   La fig. 2,montre un système d'inverseur utilisant      six ignitrons tels   que:celui   décrit précédemment pour faire .passer l'énergie d'un circuit d'alimentation à courant conti- 

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   une nouvelle application. Dans l'enroulement le plus long 88, des courants continus égaux circulent donc en sens opposés dans les deux moitiés. Dans l'enroulement court 87, le courant continu dans la branche de 1/3 vaut exactement deux fois le courant continu dans la branche des 2/3 et est opposé en direction ce qui produit une neutralisation des forces magnéto-motrices de courant continu. 



  La connexion de point neutre 89 du transformateur entre phases est reliée au conducteur positif du circuit 83 à courant continu en vue de recevoir de l'énergie du circuit à courant continu, au lieu d'être reliée au conducteur négatif de façon à faire passer l'énergie vers le circuit à courant continu comme dans la connexion de redresseur de la fig. 1. 



  A la fig. 2, les six cathodes 48 sont reliées ensemble de façon permanente à une barre de cathode 90 qui est à son tour reliée au conducteur négatif mis à la terre du circuit à courant continu 83, de sorte que tous les réceptacles de cathode 48, qui constituent les fonds des cuves d'ignitron, sont au potentiel de terre, ce qui facilite considérablement le problème de montage. 



  A la fig. 2, les six anodes d'amorçage 67 reçoivent l'énergie de leurs conducteurs respectifs d'anode principale, au moyen de six anneaux commutateurs 91 actionnés mécaniquement qui peuvent être actionnés à partir d'un moteur 91a à vitesse variable et réversible, alimenté par la ligne à courant continu. Chacun des anneaux commutateurs 91 comporte un segment conducteur 91b, les segments successifs étant déplacés de 60  l'un de 1'autre. Deux balais 92 s'appuient sur chaque anneau commutateur,. un balai de chaque paire étant relié à il'une des anodes d'amorçage 67 et l'autre balai de la même   

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 paire étant relié au conducteur d'anode principale corres- pondant.

   Un commutateur à six   pôles   93 est prévu dans les connexions d'anode d'amorçage de façon que les circuits d'arc principal des ignitrons puissent être interrompus sans né- cessiter l'emploi de commutateurs à travail lourd.En vue de fournir l'impulsion de voltage négative nécessaire pour pro- voquer l'achèvement de la période de formation d'arc des dif- férentes anodes principales 57, on prévoit n'importe quel système de capacité, par exemple trois capacités 94 mises en connexion en travers des trois paires de bornes diamétra- lement opposées de l'enroulement transformateur à six phases. 



   Le système d'inverseur représenté à la fig. 2 peut être utilisé avantageusement pour fournir de l'énergie à fréquence variable à un moteur à induction 95 qui tire son énergie du circuit à coûtant alternatif triphasé 84 qui est alimenté par l'inverseur. La fréquence et la direction de rotation de phase peuvent être contrôlées au moyen du moteur à courant continu 91a. Généralement aussi une sorte de moyen de faire varier le voltage du moteur triphasé 95, particu- lièrement au démarrage, sera désirable et ce moyen est indi- qué d'une manière générale à l'aide d'une résistance variable dans le conducteur positif d'alimentation du renverseur. 



   Sur les fig. 1 et 2, l'invention a été représentée dans le cas de cuves où règne le vide, contenant des arcs à vapeur assymétriquement conducteurs, respectivement pour l'emploi comme redresseur ou comme inverseur. 



   A la fig. 3, l'invention est représentée appliquée à un dispositif à arc à l'air libre 97 qui peut être employé de manière générale comme interrupteur ou, comme on l'a représenté, dans   16, cas   particulier de commutation qu'impli- que l'évacuation d'un coup de foudre d'une ligne à courant 

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 alternatif et l'extinction   de-1-lare   puissant qui en résulte. 



   Le dispositif à arc   97 'de   la fig. 3 consiste en deux électrodes de bronze 98 montées dans les extrémités d'un long tube de fibre 99. Le tube de fibre et de préférence aussi   au'   moins l'une des électrodes 98 sont percés de nombreux trous 100 dans le but d'évacuer la pression du gaz lorsqu'un arc se produit. Un dispositif d'amorçage est prévu pour chacune des électrodes 98, ce dispositif comprenant de préférence deux courtes tiges 101 en une matière d'amorçage telle que celle qui a été décrite antérieurement. Sur la fig. 3, les tiges d'amorçage 101 sont représentées comme comprenant des cristaux de carborundum.

   Chaque tige ou cristal d'amorçage est noyée à une extrémité dans une des électrodes de bronze 98 qui est moulée autour du cristal, l'autre extrémité de la tige étant maintenue ou noyée dans un petit support en bronze 102 ayant une connexion de borne 103 qui passe à travers un manchon isolant 104 dans le côté du tube de fibre 99. Les connexions de bornes 103 des deux tiges d'amorçage sont réu- nies par l'intermédiaire d'une résistance extérieure 105.

   Une extrémité du dispositif à arc 97 est mise à la terre comme c'est indiqué en 108, et l'autre extrémité est reliée par un'. dispositif approprié 107 à intercalles d'éclatement d'étin- celles, à un conducteur de ligne de courant alternatif 108 qui doit être protégé des voltages excessifs, ce conducteur étant représenté à titre d'exemple comme étant une ligne à   11.000   volts et 60 cycles. Le dispositif 107 à intervalles d'éclatement d'étincelles est représenté comme étant un in- tervalle multiple en série avec des résistances de shuntage 108'. 



     @   Lorsqu'un voltage excessif affecte la ligne 108, 

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 l'éclateur 107 produit une étincelle et applique le voltage excessif de la ligne au dispositif à arc 97. La résistance 105 est de valeur telle qu'elle permet le passage du courant nécessaire pour provoquer la formation d'une tache cathodique au point de sortie du cristal de carborundum de la plaque de bronze 98 qui se trouve être négative à ce moment. Si le dis- positif d'amorçage commence à fonctionner pour un courant de deux ampères et que le voltage normal de la ligne est de 11 kilovolts, on peut supposer que l'éclateur 107 produit un arc pour le double du voltage de ligne et que la résistan- ce 105 devrait avoir une valeur d'environ 11.000 ohms. 



   Dès que le cristal d'amorçage agit pour former une tache cathodique, un arc est produit dans le tube de fibre 99 et s'étend d'une électrode terminale 98 à l'autre. Ces électrodes sont espacées d'une distance suffisante de sorte que l'arc qui jaillit entre elles s'éteint sûrement et ne rejaillit pas de lui-même à la fin du demi-cycle dans lequel l'arc a jailli, au voltage de ligne normal pour lequel le dispositif est établi, dans le cas présent 11.000 volts. 



  Sous la chaleur de l'arc, une décomposition de la fibre du tube 99 se produit ce qui provoque un soufflage de gaz tel- lement intense à travers l'arc que l'arc est éteint avec des distances d'électrodes beaucoup moindres que celles qui se- raient nécessaires à l'air libre.   Lorsqu'on   dit que la dis- tance des électrodes est suffisamment grande pour empêcher le rejaillissement, il faut entendre par là qu'elle est suffisam- ment grande, sous les influences   désionisantes   qui peuvent être présentes, pour empêcher le rejaillissement. Il n'a pas été possible jusqu'à présent de faire jaillir un arc au mi- lieu d'influences   fortement   désionisantes.

   Il a été nécessai-      re de faire jaillir l'arc en un point qui est en grande partie 

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 en dehors des influences désionisantes et ensuite d'essayer de faire passer l'arc en un point qui est dans des influen- ces désionisantes suffisamment fortes pour assurer l'extinc- tion plus ou moins prompte de l'arc. 



   Les figs. 4 et 5 montrent une variante de la cons- truction d'ignitron utilisée à la fig. 2. La caractéristique principale de cette construction modifiée, qui est une des premières constructions d'ignitron, est le fait qu'un arc d'amorçage est utilisé qui fonctionne pendant tout le temps dans le récipient mais qui est abrité tellement complète- ment que le courant en retour vers l'anode principale, pen- dant la période de non-formation d'arc, est suffisamment faible pour réduire la fréquence d'allumage en retour à une valeur qui est tolérable pour certaines applications d'un ignitron comme redresseur, inverseur, interrupteur ou com- mutateur.

   Comme une seule anode principa.le est utilisée dans chaque cuve et comme l'arc d'amorçage est   très .complè-   tement abrité, il n'y a pas d'arc réellement ouvert agissant dans le dispositif pendant les périodes de non-formation d'arc. 



   Dans le redresseur représenté sur la fig. 5, l'ano- de 109 d'entretien est une petite tige de tungstène qui. plonge à nu dans le sommet de la surface de la cathode de mercure 49 et qui est supportée par la partie inférieure   d'une,   tige de support 110, semblable à la tige 69 de la fig. 2, sauf que dans le cas présent des mesures doivent être prises pour le réglage verticale de la position de la tige de sup- port parce que l'anode   d'entretien   en tungstène 109 est très sensible quant à la petite quantité dont elle peut plonger dans le mercure.

   Ce réglage vertical de la position est assuré au moyen d'un levier coudé 111 dont un bras supporte 

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 la tige de support 110 et dont l'autre bras peut être ré- glable horizontalement au moyen d'une tige 112 s'étendant à travers un soufflet métallique 113 qui est refoulé vers l'in- térieur ou l'extérieur au moyen d'écrous de réglage 114. Le soufflet métallique empêche la perte du vide tout en permet- tant une légère amplitude de mouvement. 



   Sur la fig. 5, la plaque d'anode d'entretien 115, qui supporte le sommet de la tige de support 110 par l'intermé- diaire du dispositif de réglage vertical qui vient d'être décrit, est séparée de la plaque 116 qui supporte l'écran tubulaire 117 entourant le dispositif d'entretien, les deux plaques 115 et 116 étant séparées par un isolateur tubulaire de porcelaine 118 convenablement scellé à ces plaques. Comme l'arc d'entretien agit constamment, il est nécessaire que l'écran tubulaire 117 de la fig. 5 s'étende vers le bas très près de la surface de mercure, jusqu'à un huitième de pouce (3 mm) de celle-ci dans le modèle représenté. Il est égale- ment pourvu d'un organe de fond 119 en forme de disque com- portant une ouverture 120 à travers laquelle s'étend la tige de tungstène 109.

   La plaque 116 qui supporte cet écran d'entretien 117 est représentée pourvue d'une connexion de borne 121 qui est parfois utilisée dans l'opération de trai- tement pour produire un arc entre le fond de l'écran   117   et le mercure 49. 



   La plaque d'anode d'entretien 115 est pourvue d'une borne d'anode d'entretien 122 et le courant est amené de cette plaque à la tige de support d'entretien 110 au moyen d'un conducteur libre ou sauteur 123. 



   Comme on l'a indiqué dans les connexions électri- ques représentées   à. la   fig. 5, le courant est fourni à la borne 122 de l'anode d'entretien en venant de la borne posi- 

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 tive d'une source de courantcontinu telle qu'une batterie 124,par l'intermédiaire d'une résistance de lestage appro- priée 125, l'extrémité négative de la batterie étant reliée au réceptacle de cathode 48. L'anode principale 57 reçoit l'é- nergie d'un circuit à courant alternatif 126 et la cathode 48 fournit du courant au conducteur positif d'un circuit de charge à courant continu 127, dont le conducteur négatif est relié au point milieu d'un transformateur 128 sur le circuit à courant alternatif. 



   La tige d'entretien en tungstène 109, à la fig. 5, est maintenue de façon à établir un léger contact avec le mercure de telle sorte que lorsque l'arc est éteint., la catho- de de l'arc d'entretien se trouve toujours immédiatement à proximité de la tige de tungstène et par conséquent sous l'écran. 



   La fig. 6 représente une forme de réalisation de l'ignitron qui semble avoir de nombreux avantages au point de vue de la fabrication et qui montre certaines variations dans la construction. Dans ce modèle, le refroidissement principal de l'espace intérieur de l'ignitron est effectué au moyen d'une chicane à refroidissement par l'eau qui sépare l'anode principale de la cathode principale et sert dans une grande mesure à rendre inutile l'adoption de circuits spé- ciaux de retardement pour éviter les allumages en retour pendant la période de transition. Ce modèle utilise également des constructions plus proches de la normale pour l'anode principale et la cathode principale. 



   Si l'on se reporte à la fig. 6 en détail, on voit que l'ignitron représenté consiste en une cuve où l'on a fait le vide, comportant une paroi latérale tubulaire 130 à refroidissement par l'eau, à laquelle sont fixés de façon dé- 

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 tachable une plaque d'anode principale supérieure 131 et un ensemble de cathode inférieur 132, avec utilisation, comme moyens d'assemblage, de garnitures d'étanchéité en caoutchouc 133 ou d'autres moyens de scellement hermétique facilement détachables. Comme ces scellements fonctionnent dans des parties relativement froides de la cuve, aucune difficulté n'est rencontrée pour les faire facilement détachables. 



   La plaque d'anode principale 131 au sommet de la cuve supporte une tête d'anode principale en acier 134 qui s'étend vers le bas à l'intérieur de la cuve et est supportée de façon isolée par la plaque d'anode principale, au moyen d'une monture à isolateur en porcelaine 135 du genre qui a été amené à un degré élevé de perfection à propos des formes conventionnelles de redresseurs à cuve métallique et à arc de mercure. 



   La tête d'anode 134 est supportée par une tige-con- ducteur d'anode 136, dont le sommet peut porter des ailettes 137 formant radiateur pour refroidir la tête d'anode, comme dans les constructions usuelles de redresseurs. La porcelaine d'anode 135 est scellée hermétiquement à la plaque d'anode 131 au moyen d'un scellement soudé permanent 138, d'un modèle qui est devenu normal dans les cuves de construction anté- rieure de redresseurs à plusieurs anodes. 



   L'ensemble de cathode 132 de la fig. 6 comprend une bride supérieure 140 qui est reliée de façon détachable mais non isolée à la portion 130 de la paroi tubulaire de la cuve, au moyen de deux scellements à garniture de caoutchouc 133 mentionnés précédemment. Un réceptacle de cathode 141 en acier est prévu pour l'ensemble de cathode, ce réceptacle étant séparé de la bride supérieure 140 au moyen d'une porcelaine 

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 tubulaire de cathode   148 qui*, est   scellée de façon permanente à la bride supérieure 140 et au réceptacle de cathode 141 au moyen de scellements soudés non détachables 143.

   La bride supérieure 140 et le réceptacle de cathode possèdent des saillies 144 et 145 respectivement, en forme d'anneaux, se recouvrant mais ne se touchant pas, qui servent à protéger la porcelaine de cathode 142 de la plus grande partie de la chaleur directe de l'arc. Un bassin de mercure ou autre ma- tière de cathode 146 est disposé au fond du réceptacle de cathode. Un écran de cathode, sous la forme d'un cylindre de quartz 147, est également prévu et est serré en position' autour du bord du bassin de mercure au moyen d'une pince à ressort 148 disposée dans le fond du bassin et pressant le cylindre de quartz vers le haut contre un anneau de serrage d'acier ou anneau de garde 149 porté par la bride supérieure 140. L'ensemble de cathode est complété par une chemise d'eau 150 sous le bassin de la cathode. 



   L'anode d'amorçage sur la fig. 6 comprend une tige de carborundum 151 maintenue dans un support terminal ou pince en fer 152. 



   Le support d'amorçage 152 est supporté par l'extré- mité d'une tige rigide de retenue 153 qui peut être en acier, cette tige de support passant à travers un long manchon de quartz ou autre isolateur tubulaire 154 qui, à son tour, passe à travers un trou dans la paroi latérale 130 de la cuve, ce trou étant entouré d'un tube de fer 155 soudé en place de façon à constituer une partie de la cuve. Le tube de fer 155 se termine par une bride 156 qui est attachée de façon her- métique et isolée à une bride semblable 157 qui est reliée à l'extrémité de la tige de support 153, la liaison entre les deux brides comprenant un anneau isolant en porcelaine 

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 158 et des scellements à garniture de caoutchouc 159 ou leur équivalent aux extrémités de l'anneau en porcelaine. 



   L'ignitron représenté sur la fig. 6 est également pourvu d'une chicane à refroidissement d'eau 160 qui est suspendue à la plaque d'anode 131 au moyen des deux tuyaux 161 et 162 par lesquels l'eau est amenée dans la chicane et évacuée de celle-ci, la chicane étant creuse. Grâce à cette construction, une grande quantité de la perte d'énergie dans le redresseur, qui apparaît sous la forme de chaleur, est évacuée par la chicane de sorte que les nécessités de re- froidir l'anode principale et la cathode sont moins sévères. 



  En outre, à cause de l'interposition de la chicane à re- froidissement d'eau entre l'anode principale et   laµcathode,   la cathode est protégée de la chaleur rayonnée de l'anode dans le cas où cette dernière devient trop chaude lors d'une surcharge, et l'anode principale est protégée de l'exposition directe aux taches cathodiques sur la cathode et au soufflage de vapeur de mercure provenant de celle-ci, ce qui rend le dispositif moins sujet aux allumages en re- tour pendant la période difficile de transition mentionnée précédemment. 



   Les connexions de circuit représentées sur la fig.6 montrent un genre différent de transformateur entre phases et une forme légèrement différente du moyen de commande pour les anodes d'amorçage 151. Dans ce circuit les six cathodes 141 sont toutes réunies à une barre de cathode 163 qui est reliée au conducteur positif du circuit de charge à courant continu 164. Les six têtes d'anode 134 sont reliées aux bornes à six phases du transformateur 165. 



   Les trois points neutres du.transformateur princi-        pal 165,   sur la fig. 6, sont reliés à un transformateur 

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 triphasé entre phases 165' consistant en trois noyaux de transformateur séparés, à une seule phase, ayant chacun deux enroulements reliés en connexion bien connue en étoile interconnectée. Dans le schéma, les enroulements de trans- formateur entre phases qui sont enroulés sur le même noyau sont représentés dans chaque cas comme étant parallèles l'un à l'autre. Le point neutre du transformateur entre phases, en étoile interconnectée 165' est relié au conducteur négatif du circuit de charge 164 à courant continu. 



   Les anodes d'amorçage 151 de la fig. 6 sont reliées à leurs conducteurs d'anode respectifs 136 par l'intermé- diaire de petits tubes redresseurs à trois éléments 166 qui sont pourvus de grilles 167, les tubes étant du genre connu sous le nom de tubes à commande positive nécessitant une prépondérance positive d'environ 30 volts pour que l'arc jaillisse entre la plaque ou anode 168 et la cathode en fi- lament 169. 



   Le voltage de prépondérance appliqué aux grilles 167 des petits tubes redresseurs dans les circuits d'amorçage est appliqué au moyen d'une source variable de courant continu telle qu'une batterie 170 qui est mise en connexion,entre la barre de cathode principale 163 est une barre de commande de grille 171, le voltage étant variable par exemple d'envi- ron 30 volts positifs à environ 30 volts négatifs, appliqué à la barre de commande de grille 171 par rapport à la barre de cathode principale 163 des ignitrons. 



   La grille de commande 167 du petit redresseur de circuit d'amorçage de chaque ignitron reçoit son énergie de l'enroulement secondaire 172 d'un petit transformateur 173 dont l'enroulement primaire 174 reçoit son énergie de la phase directrice voisine des enroulements à six phases du 

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 transformateur 165, chacun des enroulements secondaires 172 étant mis en connexion entre sa grille 167 et la barre de commande de grille 171. Comme les courants de commande de grille sont de l'ordre de milli-ampères, les six transfor- mateurs   173   sont réellement de très petites dimensions, ayant une capacité moindre que celle d'un transformateur d'actionnement de sonnerie. 



   Le fonctionnement des circuits de commande de grille est représenté à l'aide des fig. 16,17 et 18, sur lesquel- les la ligne horizontale 175 représente le voltage de prépon- dérance (par rapport à la cathode) qui doit être appliqué aux tubes redresseurs auxiliaires 166 avant qu'ils commen- cent à redresser et à fournir du courant à leurs anodes respectives d'amorçage 151. Les parties de voltages alter- natifs appliquées aux anodes principales 134 (fig. 6), où ces voltages sont positifs par rapport à la barre de catho- de, sont représentées par les courbes en traits pleins 166 sur les fig. 16 à 18.

   Le voltage développé dans l'enroule- ment secondaire 172 du petit transformateur à grille 173 est représenté par la courbe sinusoïdale 177 en traits interrom- pus, ayant comme ligne de base le voltage de la batterie de prépondérance 170, comme on l'a représenté par la ligne ho- rizontale en pointillé 178.

   Si l'on change la valeur du vol- tage 178 de la batterie de prépondérance, d'un potentiel positif maximum représenté à la fig. 16, vers le zéro comme on l'a représenté à la fig. 17, et finalement vers un poten- tiel maximum négatif, comme on l'a représenté à la fig. 18, le point auquel le voltage de grille, représenté par la courbe sinusoïdale déplacée 177, croise la ligne horizontale 175 représentant   1%, voltage   nécessaire à appliquer à la gril-   .le   167 avant que son tube redresseur auxiliaire 166 fonction- 

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 ne, est retardé de plusenplus comme   lindiquent   les points 181, 182 et 183 aux figs. 16, 17 et 18 respectivement, de sorte que l'arc entre l'anode principale 134 (fig;

  6) et la cathode 141 des différents ignitrons jaillit de plus en plus tard dans le demi-cycle dans lequel l'anode principale est positive, ce qui réduit l'énergie transférée vers le circuit de charge 164 (fig. 6) à courant continu, comme l'indiquent les surfaces hachurées aux fig. 16, 17 et 18. 



  De cette manière, le voltage du circuit de charge 164 à courant continu peut être modifié ou, si celui-ci est fixé par la charge elle-même, seule l'énergie débitée vers la charge par l'ensemble de redresseur peut être modifiée. 



   La fig. 7 montre une disposition de circuit pour utiliser les ignitrons à une seule anode, grâce à laquelle de l'énergie peut être transférée dans l'un ou l'autre direc- tion entre un circuit à courant alternatif 184 et un circuit à courant continu 185. Dans ce système on utilise deux igni- trons 186 et 187 ayant leurs anodes principales 188 et 189 reliées de façon permanente aux deux conducteurs du circuit monophasé 184 et ayant leurs cathodes 190 et 191 reliées à une barre de cathode commune 192.

   Les anodes d'amorçage 193 et 194 des deux ignitrons sont reliées à leurs anodes prin- cipales respectives au moyen de commutateurs rotatifs 195 et 196 comprenant des balais 197 montés dans un porte-balai 198 réglable par rotation, ces balais prenant appui sur un tambour commutateur rotatif actionné par un moteur synchro- ne 199 ayant son enroulement primaire 200 alimenté par la ligne à courant alternatif 184. L'enroulement primaire 200 peut être pourvu d'un point de raccordement médian qui est relié à une barre 202. 



    @   

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La barre de cathode 192 et la barre 202 du point de raccordement médian sont reliées respectivement aux conduc- teurs positif et négatif du circuit à courant continu 185 pour le fonctionnement comme redresseur, les connexions étant renversées pour le fonctionnement comme inverseur, le renversement étant effectué au moyen d'un commutateur ou d'un inverseur 203. En même temps que l'inverseur est ren- versé, le porte-balai réglable 196 doit être déplacé d'en- viron 180  de façon que les amorçages reçoivent de l'énergie pour faire fonctionner l'arc principal sur un demi cycle dans lequel le voltage appliqué moyen est négatif plutôt que positif. Le porte-balai réglable 198 procure également un moyen de faire varier le point du cycle auquel les amor- çages reçoivent leur énergie.

   Pour rendre possible le fonc- tionnement comme inverseur, il est habituellement nécessaire d'utiliser une capacité 204 montée entre les deux conducteurs d'anode principale dans le but de donner l'impulsion négati- ve nécessaire pour terminer les périodes successives de for- mation de l'arc. 



   La fig. 8 montre un autre circuit d'ignitron dans lequel de l'énergie peut être transférée dans l'une ou l'au- tre direction entre un circuit à courant alternatif 184 et un circuit à courant continu 185, mais dans lequel il n'est pas nécessaire d'employer aucun commutateur dans les cir- cuits principaux de courant. Dans ce but, on utilise deux ignitrons à double extrémité 205 et 206 dont chacun consis- te en un tube en forme d'U renversé comportant deux bassins de mercure 207 et 208, chaque bassin étant pourvu d'une anode   d'amorçage   209.

   En fournissant l'énergie à l'une ou l'autre des deux-anodes   d'amorçage   de chaque ignitron, il   est   possible,de faire une cathode de l'un ou l'autre des 

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 deux bassins de mercure 207 et 208, l'autre bassin fonc- tionne comme anode sans tache cathodique sur lui. 



   Les deux bassins de mercure marqués 208 des deux ignitrons de la fig. 8 reçoivent leur énergie entre les bor- nes du circuit à courant alternatif 184, ces bassins étant reliés directement à celui-ci ou alimentés au moyen de l'en- roulement secondaire 210 d'un transformateur 211. Les deux bassins de mercure marqués 207 dans les deux ignitrons sont reliés ensemble et sont mis en connexion soit avec le con- ducteur positif, soit avec le conducteur négatif du circuit à courant continu 185, l'autre conducteur du circuit à cou- rant continu étant relié à un point de raccordement médian 212 de l'enroulement secondaire de transformateur 210. Comme le montre la fig. 8, les deux bassins de mercure 207 sont reliés au conducteur négatif du circuit à courant continu et les circuits pour alimenter les quatre anodes   d'amorçage .   



  209 seront expliqués en tenant compte de cette connexion. 



   Le passage du   fontionnement   comme redresseur au fonc- tionnement comme inverseur s'effectue au moyen d'un petit commutateur à double course 213 qui doit être parcouru seu- lement par les petits courants de commande des anodes d'a- morçage 209. Lorsque le commutateur à double course est dans sa position supérieure, les deux ignitions fonctionnent comme redresseur,le raccordement médian 212 de l'enroulement se- condaire de transformateur 210 étant relié aux anodes d'a- morçage plongeant dans les deux bassins de mercure   208,   en série avec des résistances de limitation de courant   214,

     ce qui donne la certitude que les anodes d'amorçage reçoivent suffisamment de courant pour former une tache cathodique à la surface de chacun des bassins de mercure désigné par le   fhiffre   208 lorsque le bassin est négatif par rapport à l'a- 

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 node d'amorçage, sans former de tache cathodique sur le support d'anode d'amorçage 215 lorsque ce dernier est négatif par rapport à la cathode correspondante 208. Ceci est possi- ble, comme on l'a expliqué précédemment, à cause de la dif- férence de courant pour laquelle une tache cathodique se forme sur le support de métal solide en comparaison du mer- cure de la cathode, et cette différence de courant peut être augmentée davantage par l'emploi d'écrans isolants 216 près de la jonction de la tige d'anode d'amorçage 209 et de son support 215. 



   Lorsque le commutateur à double course 213 est amené dans sa position inférieure, les deux anodes d'amorçage 209 qui sont associées aux deux bassins de mercure   207   sont re- liées par l'intermédiaire de deux paires de balais de commu- tateur 217 et 218, respectivement, aux bornes du courant alternatif, ou aux bornes de l'enroulement secondaire 210, ou à n'importe quel moyen équivalent d'alimentation pour rece- voir du courant du circuit à courant alternatif 184. Le dis- positif commutateur consiste dans ce cas en un seul tambour commutateur 219 ayant un seul segment conducteur 220, les deux balais de chaque paire   217   ou 218 étant montés en ali- gnement axial l'un avec l'autre ou déplacés seulement d'une petite distance circonférenciellement, comme on l'a repré- senté sur le dessin pour plus de clarté.

   Le commutateur est actionné par un moteur synchrone 221 alimenté par la ligne à courant alternatif. Conformément à cette connexion, les bassins de mercure 207 sont obligés d'être des cathodes par la formation de taches cathodique sur eux aux points d'émer- gence des anodes d'amorçage plongeant dans le mercure, tan- dis que les bassina de mercure 208 ne sont pas activés de la sorte et fonctionnent donc seulement comme anodes, en permet- 

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 tant au courant de s'écouler seulement dans la direction dans laquelle de l'énergie est'fournie de la ligne à courant continu 184 vers la ligne à courant alternatif 185. 



   Sur la fig. 9, l'ignitron est représenté comme ayant¯ un récipient en verre 222 comportant une cathode de mercure 223 et un conducteur de cathode 224 dans son fond, une anode principale en graphite 225 et un conducteur d'anode principa- le 226 à son sommet, une petite tige d'amorçage en carbo- rundum 227 plongeant dans le mercure et maintenue par un support 228 à l'extrémité d'une tige-conducteur d'amorçage rigide 229 qui est abritée par un tube de quartz 230 et qui s'étend à travers un scellement 231 dans le côté du réci- pient de verre. L'ignitron est également pourvu d'un disque de chicane en fer 232 qui est supporté par une tige 233 maintenue dans un scellement 234 de l'autre côté du tube. 



  Le disque de chicane 232 est disposé entre l'anode principa- le 225 et la cathode 223 et il remplit la même fonction que la chicane 160 décrit antérieurement avec référence à la fig. 6 sauf que le fonctionnement à refroidissement d'eau est supprimé sur la fig. 9. 



   Le système de commande du circuit d'amorçage repré- senté sur la fig. 9 est   un   peu différent des systèmes de commande représentés antérieurement. Un petit redresseur auxi- liaire 235 est utilisé pour fournir l'énergie à l'anode d'amorçage 227, mais au lieu d'être mis en connexion directe- ment dans le circuit d'anode d'amorçage, il est monté en sé- rie avec l'enroulement primaire 236 d'un petit transforma- teur auxiliaire 237 dont l'enroulement secondaire est mis en connexion entre l'anode d'amorçage 227 et le conducteur né- gatif du circuit de charge à courant continu 238.

   De cette Tanière, l'anode d'amorçage reçoit l'impulsion nécessaire de 

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 mise en train seulement pendant la période où l'anode principale 225 doit être la borne d'un arc conducteur de courant principal entre cette anode principale et la cathode 223. 



   La fig. 9 montre que le dispositif d'amorçage ne doit pas être alimenté directement par le circuit de cathode principale mais peut recevoir son énergie par l'intermédiai- re d'un enroulement auxiliaire de transformateur qui est in- diqué en 239, les conditions de courant et de voltage les mieux adaptées pour l'opération d'amorçage pouvant être dé- terminées facilement. 



   Le disposisif d'amorçage perfectionné n'est pas limité, dans son application, à des tubes ou des cuves à une seule anode, dans le domaine des redresseurs et des in- verseurs. C'est un très grand perfectionnement s'il est employé à la place des moyens usuels d'anode de mise en train dans une cuve de redresseur ordinaire à plusieurs ano- des, comme on l'a représenté sur la fig. 10, où une cuve de redresseur en fer 240 contient une cathode de mercure 241 et six anodes principales 242 d'un modèle qui était habituel antérieurement à la présente invention, la représentation de la fig. 10 étant purement schématique, sans qu'on ait es- sayé de montrer les détails de construction de cette an- cienne forme de cuve.

   Pour faire commencer le fonctionnement d'une semblable cuve, il a été nécessaire jusqu'à présent de prévoir une anode de mise en train mobile et de prévoir des moyens, à l'extérieur de la cuve, pour déplacer l'anode de mise en train à l'intérieur de la cuve, et l'anode de mise en train a nécessité une source spécial de voltage et des résistances spéciales et d'autres équipements de commande. 



   On a supprimé sur la fig. 10 l'anode usuelle de mise 

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 en train et on lui a substitué une des nouvelles anodes d'amorçage 243 qui est reliée par l'intermédiaire d'un petit redresseur extérieur 244 à l'un quelconque des six conduc- teurs d'anode 242. Avec cette disposition, il est simple- ment nécessaire, pour faire démarrer le redresseur, de fer- mer un commutateur tel que le commutateur 245 reliant le redresseur à son circuit de charge 246. Ensuite, au commen- cement de la première période conductrice de l'anode prin- cipale à laquelle l'anode d'amorçage est reliée, l'anode d'amorçage reçoit de l'énergie et met en marche le redres- seur principal.

   Dès que le redresseur démarre, l'arcd'amor- çage qui est en série avec le redresseur auxiliaire exté- rieur 244, l'ensemble étant shunté par l'arc principal dans la cuve de redresseur, s'éteint parce que le circuit d'amor- çage nécessite un voltage plus   levë   que l'arc principal. 



   Ensuite, pendant tout le fonctionnement du redresseur prin- cipal, l'anode d'amorçage reste inactive, sa seule fonction étant de faire commencer le fonctionnement du redresseur dès que les circuits de courant principal sont fermés, aucun commutateur de commande n'étant nécessaire. 



   La fig. 10 montre également une connexion usuelle de redresseur-transformateur qui est applicable évidemment aux ignitrons à une seule anode bien que les connexions triples biphasées représentées et décrites antérieurement soient préférées. On a représenté sur la fig. 10 une connexion en double étoile renfermant un transformateur 247 ayant un en- roulement primaire 248 monté en delta et un enroulement se- ; condaire 249 à six phases qui est monté dans deux conne- xions triphasées en Y fournissant deux points neutres 250 et 251 qui sont reliés aux bornes d'un transformateur mono- .)phase entre phases 252 ayant un point milieu qui est relié, 

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 par un pôle du commutateur 245, au conducteur négatif du circuit de charge à courant continu 246. 



   Dans la spécification qui précède, lorsqu'on parle d'une ligne à courant alternatif ou d'une ligne à courant continu, il faut entendre en général par là les bornes ou les conducteurs pour transporter du courant alternatif ou du courant continu, respectivement, peu importe que ces bornes soient reliées à une source d'énergie, à un consommateur de force motrice ou à une ligne de distribution à laquelle sont reliés à la fois une source et un consommateur. 



    REVENDICATIONS   --------------------------- 
1.- Dans un dispositif à décharge à arc comprenant deux électrodes principales, des connexions de borne pour celles-ci et un dispositif d'amorçage situé au voisinage du trajet principal de formation d'arc pour faire jaillir un arc entre ces deux électrodes principales, ce dispositif d'amorçage comprenant une tige en une matière faiblement conductrice ayant une extrémité en contact de façon perma- nente avec une des électrodes principales pour former une tache cathodique sur celle-ci, et une connexion de borne séparée pour l'autre extrémité de cette tige.



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  Electric arc devices.



   The present invention relates to electric arc devices and particularly relates to such devices which operate with a new fixed, weakly conductive ignition device, and to improvements, some of which are of novelty. of a more general nature, which were introduced with the aim of overcoming the difficulties encountered in electrical steam arc devices using the new ignition.



   The present invention is based on a new type of initiation device comprising a means of forming a,, / cathode spot on one of the main electrodes of a.

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 interval or arc device, such as an arc and steam rectifier or inverter or an arc, free air or vacuum switch device, of general utility for closing or opening a circuit, or special utility as in a lightning arrester.



   More particularly, the invention relates to a new flat type of arc and steam rectifier or inverter for which the term "ignitron" has been coined by which one wishes to state the idea that it relates to the transport of current by positive ions or negative ions or electrons.



  This can be explained briefly as follows.



   Research into mercury arc rectifiers and the causes of back-ignitions in them has drawn attention to the fact that the more the return current is reduced, the less return ignitions there will be in them. a given space of time, during periods of non-arcing. This has led to the idea of a new type of rectifier or ignitron in which the average return current approaches almost absolutely zero, preferably being less than one to ten micro-amps per square inch (64.5 mm2) of the effective area of the main anode for a device estimated at 600 volts dc, with lower and higher tolerances for higher and lower voltages respectively.

   This should be compared to the ordinary multi-anode, mercury arc rectifier in which the return current is maintained at a value of 10 to 100 micro-amps per square inch (64.5 mm2) of anode area, only by the use of complicated anode screens, of. baffles and grilles and in which if these screens and grilles are removed, the current in

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 return amounts to 10,000 micro-amps per square inch (64.5 mm2) or even more.



   In conventional types of mercury arc rectifiers used heretofore, there was an arc in the device during the non-arcing period, either as a result of arcs terminating on other main anodes, either as a result of ares ending on a starting anode, or as a result of both at the same time. As a result, the arcing space between the main anodes which are assumed not to conduct current during their non-arcing periods is filled with ions and electrons.

   The result is that an arc space or separation between electrodes which, according to tests, in the absence of free electrons and ions, is able to withstand several voltages. times higher than the voltages applied thereto during operation of the rectifier, frequently pierces with formation of a cathode spot and it is believed that the probability of the formation of such a cathode spot is strongly favored by the existence back currents.



   However, the most important feature of the new rectifier or ignitron is the elimination of all the main anodes except one and the elimination of the ordinary re-ignited arc which burns during periods of no arc formation or, more generally, the elimination of anything that supplies significant amounts of ions or electrons to the arcing space during periods of reverse ignition. This involved the invention and use of the priming device mentioned above.



   In general, the invention consists of an arc discharge device comprising two main electrodes, terminal connections for them and a

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 starting device in the vicinity of the main arc-forming path for causing an arc to occur between these two main electrodes, said starting device comprising a rod of a weakly conductive material having one end in permanent contact with a main electrodes to form a cathode spot thereon, and a separate terminal connection for the other end of this rod.



   The object of the invention is to prevent the onset of back-ignition causes in steam arc rectifiers or reversers rather than simply trying to prevent the back-ignition causes. to become complete return ignitions. The existence of reverse current appears to be essential for a reverse ignition cause to arise, and when the reverse current is reduced, the reverse ignition causes become less frequent and probably do not occur at all. all if the return current is reduced to zero.



   Having eliminated the causes of reverse ignition by substantially eliminating the return current of a few milliamperes during reverse ignition periods, the need for many features which have heretofore been required in rectifiers is avoided. ordinary mercury arc. Thus, in many cases any shielding arrangement in the arcing space can be omitted which makes the rectifier smaller and very significantly reduces arcing or losses in the device. The distance between the main anode and the cathode can be reduced, further reducing the size and the losses.



    @ As there is no return current, no

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 cause of backfiring will not exist if the mercury particles are thrown over the anode from the surface of the cathode or if the mercury particles condense on the anode, so the anode can be placed very close cathode and be exposed directly to it, and that the anode can operate at a fairly cool temperature compared to ordinary practice of mercury arc rectifiers because it is no longer necessary to guard against the cathode. possibility of mercury condensation on the anode, which has always seemed to cause a high frequency of back-ignition causes in previous designs.

   The operation of the anode at a temperature, cold compared to the previous practice of rectifiers, preferably of the order of 80 or 1000 to 2500 or 300 C perhaps, or even more for arc rectifiers at Mercury of the new design, is frequently desirable, also, owing to the proximity of the anode to the cathode, the low temperature of the anode being generally required in order to keep the vapor pressure low to the desired extent, despite the drops of mercury hitting the anode. This reduced vapor pressure further increases the negative voltage that the arc space will withstand without being pierced during periods of non-arcing.



   In operation of the so-called "flat" rectifier as described above, that is to say of a rectifier consisting of a flat anode having dimensions commensurate with the cathode and placed near the cathode, with a spacing of the order of one-half inch to four inches (12.6 mm to 10 cm) or more, the active surface of the cathode comprising a vaporizable reconstruction material, such as mercury or mixtures containing mercury, or gallium or

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 mixtures containing gallium, it is important or desirable to cool the cathode very completely by actually operating it at as cold a temperature as can be conveniently obtained and it is highly desirable to use some sort of cathode spot fixation medium and preferably

   a suitably cooled cathode spot fixing means, as tests have shown that the probability of backfire is very greatly reduced with such an arrangement, probably as a result of the vapor blowing from the cathode being much less intense when the cathode spot is fixed and perhaps because the interaction of this steam blast and the anode somehow causes the back-ignition causes.



   Although the object of the present invention is to reduce the frequency of kickback generation by reducing the magnitude of the kickback current, there are transient times in some cases where the special construction does not produce this result. When a rectifier is traversed by a current, this current increases to a maximum value and then, at the end of the period of arcing, and particularly in the case where the direct current circuit contains a considerable amount of inductances, the rectifier current decreases rapidly to zero and the applied voltage increases rapidly to a high value in the negative direction.

   Immediately after this zero current, the arcing space between the anode and cathode is left in a strongly ionized state and the return current is also very high, therefore with a high probability of reverse ignition. . In a few microseconds, the arcing space regains its dielectric state of

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 low probability of back-ignition and the ions disappear as a result of their diffusion towards the walls of the vessel.



  If a negative voltage is applied to the anode immediately after the current has passed, particularly within a few microseconds after it has passed, there is a danger of piercing or back ignition due to the back current which exists. te for a short period of time during this so-called transition period from an ionized state to a non-ionized state.



   If the direct current circuit fed by the rectifier contains a significant amount of inductors, it is usually necessary to introduce delay circuits to delay the rate at which negative voltages build up on the anode at the end of the arcing periods of the device.

   Similar phenomena were not generally observed in earlier types of mercury arc rectifier devices because in these devices one or more ares reigned somewhere in vacuum space during all periods of non-formation. arcing of any anode, so that there is generally no greater tendency to reverse ignition during the above-mentioned transition period immediately after the arcing period , than at any other time during the non-arcing period, because there was actually no transition from an ionized state to a non-ionized state, the arc space always being ionized with the use of grids and screens around the anode which reduced the magnitude of the return current coming from the ionized space.



   In the practical use of the device, in particular in its application to the transfer of electrical energy in one direction or the other between a three-phase system or a

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 Another polyphase system and a direct current system, it is desirable because each straightening arc is placed in a separate container to cause the arc to prevail for a period of arcing as long as. possible so as to obtain the greatest capacity of a given rectifier or ignitron device, and for this purpose a two-phase transformer triple connection has been applied and improved, comprising a suitable polyphase transformer between phases, as will be described below- after, for use with this device.



   In one embodiment of the invention, a container is used in which a vacuum has been made, which is made substantially entirely of metal, all the parts of this metal being in electrical contact with each other, the cathode being disposed in a quartz cathode receptacle or other insulating receptacle disposed in the bottom of this container, and the main anode being formed on the top wall of the container.



   The flat or ignitron rectifier must be particularly well protected from mercury compounds, which appear to be oxides or nitrides of mercury, or possibly organic compounds which are unstable and which can form. decompose at irregular intervals, with the release of localized pockets of gas which reduce the insulating qualities of the arcing space during periods of non-arcing, causing back ignitions. It is for this reason that the anodes should preferably not be cooled below about 80 or 100 C, because these unstable mercury compounds do not seem to be formed if the temperature is kept above the limits which have just been indicated.

   In this rectifier or

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 ignitron, it is therefore necessary to take special care to treat the device properly before use and to provide it with a container which does not leak so that nitrogen and oxygen do not enter on the way. air. If these precautions are observed, the container will not require pumping during operation.



   The all-metal construction, with a quartz cathode receptacle or equivalent receptacle, therefore, is particularly suitable for this device and the latter is particularly intended for use in a construction which is permanently sealed without the use of vacuum pumps during operation.



   Since ignitron consists of a single asymmetrically conductive path or arc in each vessel, one can deviate from the usual mercury arc rectifier circuits which employ several rectifier ares, by bringing together the anodes of all the arcs instead. to have the cathodes in common, as was necessarily necessary in devices using a single common cathode. This has particular advantages in the permanently sealed all-metal vessel construction, in which the vessel has the same potential as the anode.

   By bringing the anodes together, the problem of mounting any number of single arc vessels in a rack or other construction is greatly simplified and if ignitrons are used to supply power to a circuit. with direct current in which the negative conductor is earthed, as in railway systems, the tanks will all be at earth potential, which is a very considerable advantage.



  It will be noted that the application of the new principle

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 firing at steam arc rectifiers and inverters has caused many profound changes in the construction and operation of these devices, which have been indicated briefly in part in the preceding paragraphs and which will be explained more fully in correlation with the best mode of application of this principle, which implies many characteristics which, while being particularly established and developed and possibly necessary in correlation with ignitron are, for many of them , capable of general application in usual types of rectifiers.



   In its broadest aspects, the initiating device is not limited in its application to vapor arc devices in which a vacuum has been evacuated and asymmetrically conductive, but it is also applicable to the fields of. switches and lightning arresters, as indicated above.



   In order that the invention may be better understood, several constructive forms that the invention may take will now be described by way of examples and with the aid of the appended drawings.



   Fig. 1 is a circuit and apparatus diagram showing one of the preferred forms of an all-metal, permanently sealed ignitron with a three-phase, two-phase transformer circuit for passing the power through. a three-phase line to a direct current line, with a delay circuit device and with a means of varying the point in the cycle where the starting operates so as to change the direct current voltage or, if this last is fixed; the energy of, direct current which is

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 provided.



   Fig. 2 is a circuit and apparatus diagram showing another of the forms of ignitron which are preferred in large sizes of apparatus with a special inverter connection to supply three phase power at variable frequency from a direct current line.



   Fig. 3 is a diagram given by way of example showing the application of the invention to an arc device other than a rectifier or an inverter, the device being represented here as being a lightning arrester.



   Fig. 4 is a plan view of a modified ignitron construction somewhat similar to that shown in FIG. 2 but with certain changes which are shown in FIG. 5, part of FIG. 4 being in section by the line IV-IV of Fig.5.



   Fig. 5 is a vertical section, with a circuit diagram added, showing one of the first types of ignitron, in which a continuous firing is used, the latter being very completely enclosed so as to reduce as much as possible the return current during periods of non-arcing,
Fig. 6 is a schematic view of circuitry and apparatus showing a modified form of gnitron construction and a modified form of device for adjusting the point in the cycle where the various starting devices operate.



   Fig. 7 is a schematic view of circuits and apparatus in which the primers are supplied by means of a rotary switch device actuated by a synchronous motor receiving energy from the AC system.

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   Fig. 8 is a schematic view of circuits and apparatus showing a dual cathode construction in which either cathode can be put into service by supplying either of two primers to force the ignitron to function as a rectifier or as an inverter, the ignitron having a glass envelope.



   Fig. 9 is a schematic view of circuitry and apparatus showing another glass-cased construction utilizing a main graphite anode, a sheltered initiating anode conductor, and a screen interposed in the formation space. arc between the main graphite anode and the cathode.



   Fig. 10 is a schematic view showing the application of the keep-alive device to a conventional mercury arc rectifier construction having multiple anodes and a single cathode in a vacuum vessel. .



   Figs. There to 18 are explanatory diagrams which will be discussed in the following.



   Fig. 1 shows a rectifying system using six rectifying devices or ignitrons, all of similar construction, but for simplicity only one of the ignitrons is shown in detail, the other five being shown schematically, since it is understood that their construction is identical to that of the ignitron mentioned first.



  The ignitron construction shown here is that which is preferred for small devices for a capacity range of 100 to 500 amps, although the construction is not limited to any particular capacity. To give an idea of the enormous compactness produced by this construction, we can

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 note that the section in FIG. 1 is a full-size view of an ignitron designed for a capacity of 100 amps at 600 volts DC, achieving this remarkable output with a construction in which the diameter of the arcing space is approximately three inches (76 mm).



   This is only a preliminary build which can be perfected by other modifications as experience may dictate, so that ultimately a capacity of 150 or
200 amperes can be obtained from the same construction dimension,
As shown in Fig, 1, this particular embodiment of ignitron consists of a permanently sealed container 1 in which a vacuum has been evacuated and composed substantially entirely of metal such as iron, all the parts of this metal being in electrical contact with each other, A cathode 2 made of mercury or another vaporizable material which reconstructs itself is placed in a cup or receptacle 3 made of quartz or another insulating material, placed at the bottom of the tank 1.

   The quartz or other insulation between the mercury cathode and the cell should be of a type which is not easily covered as a bridge by impurities or particles of mercury and for this purpose it is preferably surmounted by 'a steel guard ring 4 which keeps the mercury away from part of its surface.



   For ease of construction, the metal vessel 1 will ordinarily be made in several pieces which can be manufactured separately and then assembled and welded to each other. As shown in the drawing, this vessel comprises a cup-shaped base part 5 which contains the cathode receptacle 3 and the guard ring 4.

   At the top of this base part 5 is welded a main anode in

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 iron 6 having a flat bottom surface spaced a distance of the order of 1 inch (25 mm) from the surface of the mercury cathode, the spacing being as small as is compatible with the limitations of the construction and not being in any way so small that there is a risk of forming a conductive bridge between the main anode and the cathode by the stirring of liquid mercury during operation of the device.



   A water jacket 7 is provided above the main anode 6 and is surmounted by an air-cooled water condenser 8, which receives the vapor from the water jacket, condenses it and launches it. returns to the water jacket, which maintains the anode at a temperature a little higher than 100 C, depending on the vapor pressure which is allowed to occur in the condenser, this pressure being limited, by a safety valve 9 , at a value corresponding to a temperature of 200 C for example or another maximum temperature determined in advance.



   The main anode 6 which constitutes the top of the vessel is provided with a central opening in which is sealed an insulator of any suitable type, the latter being shown in FIG. 1 in the form of a glass member 10 which is sealed by means of a glass seal 11 to a copper ring 12 covered with nickel, the lower end of which is brazed to the main anode 6.

   The glass or other isolator 10 carries a sealed tungsten cathode conductor 13 which extends downwardly centrally through the device, into contact with the mercury cathode 2, and a tungsten cathode conductor 13. starter anode conductor 14 which supports a conductive tube 15 terminating at its lower end in a nickel tubular support 16

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 for a tubular starter rod 17 of a weakly conductive material such as carborundum molded with a clay binder or other binder which does not emit gas under operating conditions, or other weakly material. conductive that is not destroyed under operating conditions, such as carborundum crystal, globar rod, Nernst filament material, ferro-silicon,

   galena and probably other similar materials. This initiating member 17 is fixedly supported so that its lower end is immersed in the cathode 2 of liquid mercury and remains immersed in all operating conditions. Its support tube 15 is insulated from the centrally disposed cathode conductor 13 by means of a quartz tube or other insulating tube 18 and preferably 11 is externally protected also by means of a larger tube. quartz or other insulating tube surrounding tube 15 as shown in FIG. 1.



   The starting rod 17, which is submerged in the meroure, should have a resistance such that an increase of about 100 volts per inch (25 mm), or more, along the rod does not impractically flow current. tall,
If the rod is to be of ordinary dimensions and not in the form of a very thin film, this requires that it be of a material having a resistivity greater than 1P-2 ohms per cubic centimeter. At the same time, its resistivity should not be too high because, as will be explained, when the starting rod is in operation, an arc forms with the cathode on the mercury and with the anode. momentarily to the side of the primer rod.

   If this momentary current must flow in the side of the rod without excess voltage, 1 if ±, the resistivity must not be too high, A

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   resistivity of less than 10 + 5 ohms per cubic centimeter will generally be low enough for this application. A change in resistivity usually involves a change in the current at which the starting device operates and the voltage required to be applied to it to produce that current.



  Several theories have been considered in attempting to explain the operation of the carborundum rod or other priming device and currently the following theory is preferred; which is presented on a trial basis without any desire to limit the invention to any particular theory of operation. If a positive potential is applied between the top of the rod and the mercury, a current flows through the rod to the mercury. In the case of a solid starter rod or a rod whose cross-sectional area is not very small, it is necessary to use a material whose resistivity is greater than 10-2 ohms per cubic centimeter, which is perhaps at least about 100 times greater than the resistivity of mercury.

   From the point of view of theory, the resistance of mercury will therefore first be neglected.



  The actual current flow will follow the lines marked 20 in the diagram of FIG. 11. Equipotential lines 21 are also shown in FIG. 11. Under these conditions, the current density along the surface of the rod below the mercury level increases from the bottom of the rod to the point of exit of the mercury rod, the point designated by number 22, and at this point the current density becomes infinite, according to the mathematical theory, if the rod and the mercury are supposed to be perfectly continuous, that is to say if we do not consider the atonic structure

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 real. Likewise, the voltage gradient along the surface of the rod becomes infinite as one approaches the junction with the mercury from above.

   Mathematically, the gradient along the surface of the rod near the mercury junction is given approximately by
V d / 2 X00 / VY, formula in which d is the diameter or thickness of the rod, X00 is the gradient along the rod at a large distance from mercury and y is the distance from the junction mercury at the point on the surface of the rod where the gradient is obtained. As one would expect the above formula to be applicable down to atomic distances, i.e. up to a value y = 10-8 cm, it can be seen that with Xoo of the order of 100 volts per centimeter, the gradient at an atomic distance from the mercury junction will be of the order of 106 volts per centimeter.



   Several researchers have demonstrated that a voltage gradient of 106 volts per centimeter is sufficient to force electrons out of matter. It is therefore reasonable to suppose that electrons will be extracted from the surface of the mercury near its junction with the rod and that the cathode of an arc can be started there, the current of this arc flowing first. to the side of the rod and then flowing to higher and higher points on the surface of the rod as the gas space becomes more and more ionized, to eventually bridge the rod and reach the metal support of the rod.

   An arc will therefore be initiated by the rod if a voltage is applied to it giving an average gradient along the rod of the order of 102 volts per centimeter, and this arc will form a bridge on the rod if the voltage is sufficient for allow a current

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 considerable amount of flowing from the side of the rod in the initial arch. If the applied voltage is insufficient for this last purpose, the arc does not form a bridge on the rod but appears as a very small spark at the junction of the mercury and the rod.



   According to the theory proposed, the resistivity of the rod must then be such as to allow the application of a gradient of the order of 100 volts per centimeter along it without an excessive current flowing. If the current absorbed by the rod must be limited to the order of ten amperes, the resistance of the rod per centimeter of length must be of the order of ten ohms. By employing special methods of excitation, for example, by discharging capacitors, it may sometimes be practical to use larger currents to initiate the arc at the rod. In these methods momentary excitation currents of 1000 amps or even 10,000 amps may be practical. For such currents, the resistance of the rod per unit length can be as low as on the order of 10-2 ohms.



   According to the theory proposed, it is also necessary that a sufficient current flow in the arc starting at the junction of the mercury so that it advances rapidly along the rod and forms a bridge over it. If the resistance per unit length of the rod is too large, excessive voltage is required for this purpose and for this reason an upper limit of 105 ohms per centimeter of rod length is imposed.



   Although, the theory given above applies to a single rod, it is evident that modifications can be made in the shape or that combinations of completely insulating materials with conductive materials could be employed to fill the gap. stem function.

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  The invention should then be interpreted generally as providing a means of initiating an arc at a conductor surface by producing a very high local gradient for its onset and by passing a sufficient current through that initiating arc to. ensure its rapid growth.



   With a solid starter rod of molded carborundum, consisting of about 70% carborundum and 30% clay binder and some carbon black, having a resistivity of about 2 ohms per cubic centimeter, the rod having a diameter of about one-quarter inch (6.3 mm) and having a length of about X one-fifth of an inch (5 mm) between its support and the mercury surface when the device is not In operation, it has been found that a cathode spot is formed at the junction of the surface of the rod with the surface of the mercury for a current of 7 amps in the rod, requiring 35 volts.



   The voltage required to operate the starter rod is preferably taken from the AC circuit to which the ignitron is connected and is preferably also taken directly from the main anode of the ignitron in which the ignitron is connected. priming is placed. As soon as a cathode spot is formed at the junction of the primer rod surface and the mercury surface, an arc arcs from the main anode to the mercury pool. The ignition arc is in series with a voltage consuming device large enough to force this arc to disappear immediately, because it cannot operate in parallel with the main arc which has a much lower voltage. than the general voltage of the starting circuit.

   The priming arc therefore operates quite momentarily to produce a cathodic spot.

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 dic on the main cathode at the start of the ignitron arcing period and it does not arcing at any other time, so there is no source supplying ions or electrons. to the arc-forming space of the ignitron during the non-arcing period thereof. As indicated above, this is an essential feature of the invention, namely the substantial elimination of the return currents which are normally produced in other steam arc rectifiers by ions and electrons present in the arcing space during periods of non-arcing thereof.



   Although the theory of this initiating device has been given with particular reference to a mercury cathode, it is evidently not necessary that the material of the cathode be mercury or even be a liquid. The essential characteristic appears to be the presence of a sufficiently high potential gradient at the junction point between the surface of the starting rod and the surface of the cathode. In fact, the ignition according to the present invention works very well when immersed in a bronze cathode, which can be achieved by dipping the rod in molten bronze and solidifying the bronze around one end of the bronze. this one.

   The starter rod will also work when it is simply in contact with the surface of the bronze or other electrode, in which case, however, it must be held securely lowered in place so that its end does not separate. not from the cathode, which will quickly burn the end of the rod.



   When the upper end of the rod is held in a support of bronze or other solid metal,. jthe voltage required to send sufficient current through

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 the rod to form a cathode spot on the support, when the support is negative with respect to the mercury cathode, can be much greater than the voltage needed to form a cathode spot on the mercury when the mercury is negative compared to to the support, this being probably due to the differences in the nature of the contact and the boiling and electron emission characteristics of the support.

   This voltage difference can be made still greater by the fact that we make the end of the rod which is in the section support much larger than that which immerses in the mercury, as will be indicated in connection with Fig. , 2, One can count on this difference in the operating voltages of the starting to oblige the starting to pierce only when the support is positive compared to the mercury and this asymmetry can be favored by appropriate means as will be described below in connection with Figs, 2 and 8, but it is preferred to employ some kind of auxiliary rectifier device to supply the ignition with potential only during the positive half cycles of the alternating voltage applied to the apparatus.

   The voltage drop in the auxiliary rectifier also helps to eliminate the starting arc as soon as the main arc arises.



   In Fig. 1, each firing rod 17 receives its energy by means of a hot cathode rectifier 23 from its own main anode 6. In the particular system shown in this figure, the main anodes and the tanks of the six rectifiers are connected. together on a common bar 24 which is connected to the grounded negative conductor of a DC load circuit 25, The point in the cycle where the starting rods receive enough current to start the arcs can be controlled through

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 any suitable means, shown schematically in FIG. 1 in the form of a rheostat 26 which is connected between the main anode bar 24 and a firing anode bar 27.

   This rheostat 26 can also serve as a switch to open circuit all the starting circuits, which forces all the rectifiers to cease functioning.



   The links of the alternating currents shown in FIG. 1 comprise a three-phase supply line 28 to which is connected the primary delta winding 29 of a transformer or of a series of transformers having a triple secondary winding 31 with two phases. In this way, the primary winding 29 has three windings, and each of these windings is coupled to two secondary windings or to a single secondary winding having a connection point 32 in its middle, the terminals of the secondary windings being connected to the terminals. Cathode conductors 13 of two of the ignitrons or rectifiers.

   The three midpoints 32 of the secondary windings are connected to the terminals of a three-phase phase-to-phase transformer 33 having a neutral connection 34 which is connected to the positive conductor of the direct current load circuit 25.



   The phase-to-phase transformer 33 has windings arranged to balance the direct current flow while maintaining the currents in the three phase terminal connections substantially equal to each other. As shown in Fig, 1, this is achieved by winding the phase-to-phase transformer on a three-branch magnetizable core 35, each branch carrying a winding.

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   Figs. 12 and 13 show typical voltage and current waveforms of one of the rectifiers or ignitons connected to one of the transformer windings of FIG. 1. The heavy line 36 of FIG. 12 shows the voltage from the anode to the cathode of a rectifier. The dashed line 37 of the same figure shows the voltage across the transformer winding. Fig. 13 shows the current entering the anode of the rectifier. When the current reaches zero, at point 39, the voltage across the arc space inside the rectifier changes very rapidly from a very small positive value, indicated by point 40 in fig. 12, to a negative value 41, which very quickly applies a negative voltage to the main anode.



   As shown in fig. 14, the reverse current or return current which flows through the arcing space immediately after the completion of the arcing period is relatively high; therefore according to the present theories, the causes of back-ignition are made very frequent. Within a small number of microseconds, with low vapor pressure, or within a hundred to a thousand microseconds, with higher vapor pressure, the arcing space develops the ability to resist. at considerable voltage with a low probability of reverse ignition, due to the noticeable reduction in reverse current, as shown in fig. 14.



   In order to prevent puncture during the transition period immediately following the completion of the arcing period, it is desirable to cause the negative voltage to build up slowly, in accordance with curve 42 in accordance with curve 42. chafnette lines in fig. 12 or a similar curve, so that high voltages are not

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 not applied to the arcing space until it has had time to lose most of its ionization.



   As shown in fig. 1, the establishment of a negative voltage on the main anode, with respect to the main cathode, -or what amounts to the same, the establishment of the positive voltage on the main cathode with respect to the ano- of main, - can be delayed to any desired extent by the fact that each rectifier is bypassed by means of an external circuit comprising a capacitor 44 of sufficient size. When this combination is employed the capacitance must be charged before a reverse voltage can be applied between the main anode and the cathode, and the time required for this charging operation will be determined by the inductance normally present in the cells. external connections of the rectifier arc circuit or path, and the resistance of the capacitor circuit.

   Usually a separate small resistor 45 is connected in series with the capacitor 44, which is desirable in any case for the purpose of damping the circuit to prevent oscillations. In the event that the reactance in series with the rectifying arc is not sufficient, a small external reactance 46 can be used, the latter having the property of being saturated for a very low current so as to offer a very low reactance. low at normal load currents during the arcing period.



   In the small ignition shown in fig. l, no special cooling means is provided for the cathode since the losses in this device are extremely low, so that the evaporation of the mercury can be relied upon for

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 maintain the cathode of the device sufficiently cold to prevent the onset of a discharge between the main cathode and the main anode during periods of non-arcing, which discharge, as it is a current in re- turn, would greatly increase the likelihood of reverse ignition.



   This will be understood more easily with the help of. Fig 15 which shows the voltage at which a discharge begins in a non-ionized space filled with mercury vapor, this voltage being plotted as a function of the product pd in which p is the vapor pressure in millimeters of mercury and d is the distance between the electrodes in centimeters. The minimum starting voltage, about 470 volts, occurs when the product pd is equal to approximately 6. The normal operating range of the rectifier is obtained when the product pd is around unity or less, of so that the starting voltage is several thousand volts. The vapor pressure of mercury obviously depends on the temperature.

   It is. It is therefore necessary to maintain, with the spacings used, temperature conditions such as to prevent the product pd from appreciably exceeding a safety value, such as unity for example.



   In large ignitrons, such as that shown in fig. 2, it is usually necessary or desirable to employ positive means of cooling the cathode. At the same time, it is very desirable to employ a means of securing the cathode spot, which has the advantage of considerably reducing cathode blowing, thus decreasing the turbulence of the cathode and limiting the. amount of vapor evaporated.

   This new feature,

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 although being of considerable advantage in older types of multi-anode rectifiers, is particularly desirable in rectifiers in which the anode covers substantially the entire cathode and is spaced therefrom a sufficiently large distance. for mechanical play to avoid splashing forming liquid bridges across the space between the main anode and the cathode, it is furthermore extremely desirable that these means of securing the cathode spot be very completely cooled, especially in ignitrons.



   In accordance with the principles which have just been explained, the ignitron represented in FIG. 2 has been provided with a very efficient means of cooling the cathode and a means of fixing a water-cooled cathode spot. A water jacket 47 is provided below a metallic cathode receptacle 48 in which there is disposed a quantity of liquid mercury 49 or other vaporizable cathode material which reconsolidates itself.

   A coolant such as water, which is as cold as possible, enters through an inlet pipe 51 into a middle compartment 51 of the water jacket, from where it is discharged through horizontal pipes. cooling 52 for the attachment of the stain, which extend radially from the middle of a mercury basin so that the tops of the pipes are approximately flush with the upper surface of the mercury when the device. tif is not running. Water is drained from the outer ends of these spot fixing pipes 52 into an annular compartment 53 of the water jacket, where it is drained through an outlet pipe 54.



   At least the upper halves of the spot fixing pipes 52 are coated with galvano-

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 plasticized or covered with a sheet of stain fixing material 55 which, if in the form of a sheet, is welded to the pipe so as to be in good thermal contact therewith, this stain fixing material being molybdenum-. ne or tungsten or other non-splashing material, which is wetted with mercury and prevents the pipe from burning from the arc.



   The cooling pipes 52 for the fixation of the spot are placed close enough to each other that the calculated temperature of any point on the mercury surface except the cathode spot cannot rise to the point. -above about 60 C or possibly 80 C, and preferably it is much less, possibly going down to 50 C or less.

   Since the cathode spot fixation pipes 52 extend radially, they are spaced further apart at their outer ends than at their inner ends. dull, and between their outer ends additional cooling means may be used in the form of solid metal tabs 56 which are welded to the top of the metal cathode receptacle 48 as shown in vertical section in FIG. 2 and in plan in FIG. 4.



   The ignitron shown in FIG. 2 comprises a container in which a vacuum has been made, comprising a bottom, a top, and side walls, the bottom being closed by the cathode receptacle 48 which has just been described. The top is formed by a main anode plate 57 and the side walls are formed by an insulator ring or a porcelain cathode nozzle 58, which is clamped and hermetically sealed between the cathode receptacle 48 and the plate.

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 anode 57, using any suitable sealant as indicated at 59.

   To better enable the insulating ring 58 to act without being shortened by liquid mercury or impurity particles, its inner wall is corrugated as shown and it is also protected by an annular guard piece. or a cylindrical baffle 61 for the vapors, having a hole 62 in its lower part to allow liquid mercury to return to the cathode basin.



   The active surface of the anode consists of the flat bottom plate 63 of a protrusion 64 which extends downward from the anode plate 57 and provides a cooling jacket for the anode, the air or other suitable coolant being introduced through an inlet pipe 65 and discharged through an outlet pipe 66. This downwardly projecting protrusion, or anode cooling jacket, substantially fills the space at the bottom. interior of baffle cylinder 61 such that the lower plate or effective area 63 of the main anode has substantially the same diameter as the upper surface of basin 49 of the mercury cathode. The spacing between the main node and the main cathode in the particular model shown in fig. 2 is an inch and a quarter (31 mm).



   As the cathode is strongly cooled in the model shown in fig. 2, the vapor pressure is lowered by the cathode cooling means, so that there is no need to rely on the anode cooling means for this purpose. Consequently, the main node of ig. 2 can operate at a higher temperature, for example up to 300 C, and it is de- @ ..'..-

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 It is desirable to do so, possibly due to its effect in preventing the formation of nitrides or other deleterious substances on the surface of the cathode.



   In the ignitron shown in fig. 2, the priming anode is a short solid rod 67 of carborundum or other aforementioned starting material, this rod being carried by a support 68 at the lower end of a supporting rod. steel 69 which is suspended from a priming anode plate 70. The priming support rod 69 is centrally disposed and passes through a central opening 71 in the main anode plate 57. That priming anode 70 is separated from the main anode plate 57 by a tubular porcelain spacer 72 which is suitably sealed to the two plates as indicated at 73.

   As in all the priming models according to the present invention, the priming rod
67 extends deep enough into the mercury basin 49 to give the certainty that it is still in contact with the mercury since otherwise its action would be faulty and it would be quickly burned.



   In fig. 2, the upper end of the carborundum starter rod 67 is enlarged as indicated at 74, in order to increase the negative voltage required to form a cathode spot on the support 68 without affecting the formation. of a cathode spot on the mercury when the starting anode is positive, this effect being obtained at the support as a result of the increase in cross section, and consequently, of the decrease in resistance of the starting rod to its upper end.



   The central opening 71 in the anode plate

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 main 57 is made of ample dimensions to facilitate the evacuation of gases from the interior of the container therethrough.



  This evacuation is effected by means of a pump connection 72 which is attached to an upper flange 76 separated from the priming anode plate 70 by another tubular porcelain spacer 77 which is also sealed from the starter. appropriately to the two plates at its top and at its base, as indicated at 78.



   Although this is probably not entirely necessary in the model shown in fig. 2, a guard piece or tubular screen 78 is provided, suspended from the starter anode plate 70 and extending downward into the opening 71 of the main anode plate 57, this piece of starter anode plate 57. tubular guard having a diameter much larger than the starting rod 69. At the top of this tubular guard piece, a water jacket 79 is provided to ensure that all the mercury vapor is condensed before it reaches. the pumping connection. A suitable coolant is supplied to the jacket 79 through inlet and outlet pipes 80 and 81.



   In order to protect the seals 59 at the top and at the base of the insulating ring 58 between the main anode plate 57 and the steel cathode receptacle 48, water passages 82 in the main anode plate and in the cathode receptacle are preferably provided, as close as possible to the seals, with a view to preventing excessive heating of the seals since these are located at the hottest part of the container.



   Fig. 2, shows an inverter system using six ignitrons such as the one previously described to pass the energy of a DC power supply circuit.

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   a new application. In the longer winding 88, therefore, equal direct currents flow in opposite directions in the two halves. In the short winding 87, the direct current in the 1/3 branch is exactly twice the direct current in the 2/3 branch and is opposite in direction which produces a neutralization of the DC magneto-motor forces.



  The neutral point connection 89 of the phase-to-phase transformer is connected to the positive conductor of the direct current circuit 83 in order to receive energy from the direct current circuit, instead of being connected to the negative conductor so as to pass the power through. energy to the direct current circuit as in the rectifier connection of fig. 1.



  In fig. 2, the six cathodes 48 are permanently connected together to a cathode bar 90 which is in turn connected to the grounded negative conductor of the direct current circuit 83, so that all of the cathode receptacles 48, which constitute the bottoms of the ignitron tanks are at earth potential, which considerably facilitates the assembly problem.



  In fig. 2, the six firing anodes 67 receive energy from their respective main anode conductors, by means of six mechanically actuated switch rings 91 which can be actuated from a variable speed and reversible motor 91a, powered by the direct current line. Each of the switch rings 91 has a conductive segment 91b, the successive segments being moved 60 from each other. Two brushes 92 are supported on each switch ring ,. one brush of each pair being connected to one of the starting anodes 67 and the other brush of the same

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 pair being connected to the corresponding main anode conductor.

   A six-pole switch 93 is provided in the starting anode connections so that the main arcing circuits of the ignitrons can be interrupted without requiring the use of heavy-duty switches. negative voltage pulse necessary to bring about the completion of the arcing period of the different main anodes 57, any capacitor system is provided, for example three capacitors 94 connected across the three pairs of diametrically opposed terminals of the six phase transformer winding.



   The inverter system shown in fig. 2 can be used advantageously to supply variable frequency power to an induction motor 95 which derives its power from the three phase AC cost circuit 84 which is supplied by the inverter. The frequency and direction of phase rotation can be controlled by means of the DC motor 91a. Usually also some sort of means of varying the voltage of the three phase motor 95, particularly at start-up, will be desirable and this means is generally indicated by means of a variable resistor in the positive conductor d. feed to the inverter.



   In fig. 1 and 2, the invention has been shown in the case of tanks where there is a vacuum, containing asymmetrically conductive steam arcs, respectively for use as a rectifier or as an inverter.



   In fig. 3, the invention is shown applied to an open-air arc device 97 which can be used generally as a switch or, as has been shown, in 16, a particular case of switching which is involved. '' evacuation of a lightning strike from a power line

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 alternative and the resulting powerful de-1-lare extinction.



   The arc device 97 'of FIG. 3 consists of two bronze electrodes 98 mounted in the ends of a long fiber tube 99. The fiber tube and preferably also at least one of the electrodes 98 are drilled with numerous holes 100 for the purpose of evacuating. the gas pressure when an arc occurs. A priming device is provided for each of the electrodes 98, this device preferably comprising two short rods 101 made of a starting material such as that which has been described previously. In fig. 3, the starter rods 101 are shown as comprising crystals of carborundum.

   Each rod or firing crystal is embedded at one end in one of the bronze electrodes 98 which is molded around the crystal, the other end of the rod being held or embedded in a small bronze holder 102 having a terminal connection 103 which passes through an insulating sleeve 104 in the side of the fiber tube 99. The terminal connections 103 of the two start rods are joined through an external resistor 105.

   One end of the arc device 97 is grounded as indicated at 108, and the other end is connected by a '. suitable device 107 with spark bursting gaps, for an alternating current line conductor 108 which must be protected from excessive voltages, this conductor being shown by way of example as an 11,000 volt, 60 cycle line . The spark bursting interval device 107 is shown as a multiple interval in series with shunt resistors 108 '.



     @ When an excessive voltage affects line 108,

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 spark gap 107 produces a spark and applies excess line voltage to arc device 97. Resistor 105 is of such value as to allow the passage of current necessary to cause the formation of a cathode spot at the exit point of the carborundum crystal of bronze plate 98 which happens to be negative at this time. If the starting device begins to operate at a current of two amps and the normal line voltage is 11 kilovolts, it can be assumed that spark gap 107 arcs for twice the line voltage and that resistor 105 should have a value of about 11,000 ohms.



   As soon as the firing crystal acts to form a cathode spot, an arc is produced in the fiber tube 99 and extends from one end electrode 98 to the other. These electrodes are spaced a sufficient distance apart so that the arc which spurts out between them will surely extinguish and not spring back on its own at the end of the half cycle in which the arc has arisen, at line voltage. normal for which the device is established, in this case 11,000 volts.



  Under the heat of the arc, a decomposition of the fiber of tube 99 occurs which causes such intense gas blowing through the arc that the arc is extinguished with electrode distances much less than those. which would be necessary in the open air. When it is said that the distance between the electrodes is large enough to prevent splash back, this is understood to mean that it is sufficiently large, under any deionizing influences which may be present, to prevent back splash. Until now, it has not been possible to cause an arc to shoot out in the midst of strongly deionizing influences.

   It was necessary to cause the arc to shoot out at a point which is largely

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 apart from the deionizing influences and then to try to make the arc pass to a point which is in sufficiently strong deionizing influences to ensure the more or less rapid extinction of the arc.



   Figs. 4 and 5 show a variant of the ignitron construction used in FIG. 2. The main feature of this modified construction, which is one of the earliest ignitron constructions, is the fact that an ignition arc is used which operates all the time in the vessel but which is so completely sheltered that the current back to the main anode, during the non-arcing period, is low enough to reduce the firing frequency back to a value which is tolerable for some applications of an ignitron as a rectifier , inverter, switch or switch.

   As only one main anode is used in each tank and since the ignition arc is very completely sheltered, there is no really open arc acting in the device during periods of non-formation. arc.



   In the rectifier shown in fig. 5, the ano- of maintenance 109 is a small tungsten rod which. dipped bare into the top of the surface of the mercury cathode 49 and which is supported by the lower part of a support rod 110, similar to rod 69 of FIG. 2, except that in the present case measures must be taken for the vertical adjustment of the position of the support rod because the tungsten maintenance anode 109 is very sensitive as to the small amount which it can dip into. in mercury.

   This vertical adjustment of the position is ensured by means of an angled lever 111, one arm of which supports

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 the support rod 110 and the other arm of which can be horizontally adjustable by means of a rod 112 extending through a metal bellows 113 which is forced inward or outward by means of adjusting nuts 114. The metal bellows prevents loss of vacuum while allowing a slight range of motion.



   In fig. 5, the maintenance anode plate 115, which supports the top of the support rod 110 through the vertical adjuster just described, is separated from the plate 116 which supports the. tubular screen 117 surrounding the maintenance device, the two plates 115 and 116 being separated by a tubular porcelain insulator 118 suitably sealed to these plates. As the maintenance arc acts constantly, it is necessary that the tubular screen 117 of FIG. 5 extends down very close to the mercury surface, to an eighth of an inch (3 mm) thereof in the pattern shown. It is also provided with a bottom member 119 in the form of a disc comprising an opening 120 through which the tungsten rod 109 extends.

   The plate 116 which supports this maintenance screen 117 is shown provided with a terminal connection 121 which is sometimes used in the processing operation to produce an arc between the bottom of the screen 117 and the mercury 49.



   The maintenance anode plate 115 is provided with a maintenance anode terminal 122 and current is supplied from this plate to the maintenance support rod 110 by means of a free conductor or jumper 123.



   As indicated in the electrical connections shown at. fig. 5, current is supplied to the maintenance anode terminal 122 from the posi-

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 from a direct current source such as a battery 124, via a suitable ballast resistor 125, the negative end of the battery being connected to the cathode receptacle 48. The main anode 57 receives power from an AC circuit 126 and cathode 48 supplies current to the positive conductor of a DC load circuit 127, the negative conductor of which is connected to the midpoint of a transformer 128 on the AC circuit.



   The tungsten maintenance rod 109, in fig. 5, is maintained so as to establish a slight contact with the mercury so that when the arc is extinguished, the catho- de of the sustaining arc is always immediately near the tungsten rod and by therefore under the screen.



   Fig. 6 shows an embodiment of ignitron which appears to have many manufacturing advantages and which shows some variation in construction. In this model, the main cooling of the interior space of the ignitron is carried out by means of a water-cooled baffle which separates the main anode from the main cathode and serves to a great extent to render unnecessary the Adoption of special delay circuits to avoid reverse ignitions during the transition period. This model also uses closer to normal constructions for the main anode and the main cathode.



   If we refer to fig. 6 in detail, it can be seen that the ignitron shown consists of an evacuated vessel, comprising a water-cooled tubular side wall 130, to which are securely attached.

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 stainable an upper main anode plate 131 and a lower cathode assembly 132, with use, as assembly means, of rubber gaskets 133 or other easily detachable hermetic sealing means. As these seals work in relatively cool parts of the vessel, no difficulty is encountered in making them easily removable.



   The main anode plate 131 at the top of the vessel supports a steel main anode head 134 which extends downwardly inside the vessel and is supported in isolation by the main anode plate, by means of a porcelain insulator mount 135 of the kind which has been brought to a high degree of perfection with respect to conventional forms of metal tank and mercury arc rectifiers.



   The anode head 134 is supported by an anode conductor rod 136, the apex of which may carry fins 137 forming a radiator for cooling the anode head, as in the usual constructions of rectifiers. The anode porcelain 135 is hermetically sealed to the anode plate 131 by means of a permanent weld seal 138, of a pattern which has become normal in prior construction vessels of multiple anode rectifiers.



   The cathode assembly 132 of FIG. 6 comprises an upper flange 140 which is detachably connected but not insulated to the portion 130 of the tubular wall of the vessel, by means of the two previously mentioned rubber-lined seals 133. A steel cathode receptacle 141 is provided for the cathode assembly, this receptacle being separated from the upper flange 140 by means of a porcelain.

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 cathode tubular 148 which *, is permanently sealed to top flange 140 and cathode receptacle 141 by non-releasable welded seals 143.

   The upper flange 140 and the cathode receptacle have overlapping, but not touching, ring-shaped protrusions 144 and 145, respectively, which serve to shield the cathode porcelain 142 from most of the direct heat of the vessel. the arch. A basin of mercury or other cathode material 146 is disposed at the bottom of the cathode receptacle. A cathode screen, in the form of a quartz cylinder 147, is also provided and is clamped in position around the edge of the mercury basin by means of a spring clip 148 disposed in the bottom of the basin and pressing the handle. Quartz cylinder up against a steel clamp ring or guard ring 149 carried by upper flange 140. The cathode assembly is completed by a water jacket 150 under the cathode basin.



   The starting anode in fig. 6 includes a carborundum rod 151 held in a terminal holder or iron clamp 152.



   The priming support 152 is supported by the end of a rigid retaining rod 153 which may be of steel, this supporting rod passing through a long sleeve of quartz or other tubular insulator 154 which in turn , passes through a hole in the side wall 130 of the tank, this hole being surrounded by an iron tube 155 welded in place so as to constitute a part of the tank. The iron tube 155 terminates in a flange 156 which is hermetically and insulated with a similar flange 157 which is connected to the end of the support rod 153, the connection between the two flanges comprising an insulating ring. porcelain

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 158 and rubber lined seals 159 or their equivalent at the ends of the porcelain ring.



   The ignitron shown in FIG. 6 is also provided with a water-cooled baffle 160 which is suspended from the anode plate 131 by means of the two pipes 161 and 162 through which water is brought into the baffle and discharged therefrom, the baffle being hollow. Thanks to this construction, a large amount of the energy loss in the rectifier, which appears as heat, is removed through the baffle so that the need to cool the main anode and cathode is less severe. .



  In addition, because of the interposition of the water-cooled baffle between the main anode and the cathode, the cathode is protected from the heat radiated from the anode in the event that the latter becomes too hot during cooling. 'overload, and the main anode is protected from direct exposure to cathode spots on the cathode and the blast of mercury vapor from it, making the device less prone to backfires during difficult period of transition mentioned above.



   The circuit connections shown in Fig. 6 show a different kind of phase-to-phase transformer and a slightly different form of the drive means for the firing anodes 151. In this circuit the six cathodes 141 are all joined to a cathode bar. 163 which is connected to the positive conductor of the direct current load circuit 164. The six anode heads 134 are connected to the six phase terminals of the transformer 165.



   The three neutral points of the main transformer 165, in fig. 6, are connected to a transformer

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 phase-to-phase three-phase 165 'consisting of three separate, single-phase transformer cores each having two windings connected in a well-known interconnected star connection. In the diagram, the phase-to-phase transformer windings which are wound on the same core are shown in each case as being parallel to each other. The neutral point of the phase-to-phase, interconnected star transformer 165 'is connected to the negative conductor of the DC load circuit 164.



   The starting anodes 151 of FIG. 6 are connected to their respective anode conductors 136 by means of small three element rectifier tubes 166 which are provided with grids 167, the tubes being of the kind known as positively controlled tubes requiring a positive preponderance. of about 30 volts for the arc to shoot between the plate or anode 168 and the filament cathode 169.



   The preponderance voltage applied to the gates 167 of the small rectifier tubes in the starting circuits is applied by means of a variable direct current source such as a battery 170 which is connected, between the main cathode bar 163 is a gate control bar 171, the voltage varying, for example from about 30 positive volts to about 30 negative volts, applied to the gate control bar 171 relative to the main cathode bar 163 of the ignitrons.



   The control grid 167 of the small firing circuit rectifier of each ignitron receives its energy from the secondary winding 172 of a small transformer 173 whose primary winding 174 receives its energy from the neighboring directing phase of the six-phase windings of

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 transformer 165, each of the secondary windings 172 being connected between its gate 167 and the gate control bar 171. Since the gate control currents are on the order of milli-amps, the six transformers 173 are actually of very small dimensions, having a lower capacity than that of a bell actuator transformer.



   The operation of the gate control circuits is shown with the aid of figs. 16, 17 and 18, on which the horizontal line 175 represents the preponderance voltage (with respect to the cathode) which must be applied to the auxiliary rectifier tubes 166 before they begin to straighten and supply voltage. current to their respective starting anodes 151. The parts of alternating voltages applied to the main anodes 134 (fig. 6), where these voltages are positive with respect to the cathode bar, are represented by the lines in lines. solid 166 in fig. 16 to 18.

   The voltage developed in the secondary winding 172 of the small gate transformer 173 is represented by the sinusoidal curve 177 in broken lines, having as a base line the voltage of the preponderance battery 170, as shown. by the horizontal dashed line 178.

   If we change the value of the vol- tage 178 of the preponderance battery, by a maximum positive potential shown in FIG. 16, towards zero as shown in FIG. 17, and finally towards a negative maximum potential, as shown in FIG. 18, the point at which the gate voltage, represented by the displaced sine curve 177, crosses the horizontal line 175 representing 1%, the voltage necessary to be applied to the grill 167 before its auxiliary rectifier tube 166 operates.

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 ne, is delayed more and more as indicated by points 181, 182 and 183 in figs. 16, 17 and 18 respectively, so that the arc between the main anode 134 (fig;

  6) and the cathode 141 of the different ignitrons springs up later and later in the half cycle in which the main anode is positive, which reduces the energy transferred to the load circuit 164 (fig. 6) at direct current. , as indicated by the hatched surfaces in fig. 16, 17 and 18.



  In this way, the voltage of the DC load circuit 164 can be changed or, if this is set by the load itself, only the energy supplied to the load by the rectifier assembly can be changed.



   Fig. 7 shows a circuit arrangement for using single anode ignitrons, whereby energy can be transferred in either direction between an AC circuit 184 and a DC circuit 185 In this system two ignitons 186 and 187 are used having their main anodes 188 and 189 permanently connected to the two conductors of the single phase circuit 184 and having their cathodes 190 and 191 connected to a common cathode bar 192.

   The starting anodes 193 and 194 of the two ignitrons are connected to their respective main anodes by means of rotary switches 195 and 196 comprising brushes 197 mounted in a brush holder 198 adjustable by rotation, these brushes resting on a drum rotary switch operated by a synchronous motor 199 having its primary winding 200 supplied by the AC line 184. The primary winding 200 may be provided with a midpoint connection point which is connected to a bar 202.



    @

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The cathode bar 192 and the bar 202 of the midpoint connection point are connected respectively to the positive and negative conductors of the direct current circuit 185 for operation as a rectifier, the connections being reversed for operation as an inverter, the reversal being effected. by means of a switch or inverter 203. At the same time as the inverter is reversed, the adjustable brush holder 196 should be moved about 180 so that the primers receive energy. to operate the main arc for a half cycle in which the average applied voltage is negative rather than positive. The adjustable brush holder 198 also provides a means of varying the point in the cycle at which the primers receive their energy.

   To make operation as an inverter possible, it is usually necessary to use a capacitor 204 mounted between the two main anode conductors in order to provide the negative impetus necessary to complete the successive periods of training. of the arc.



   Fig. 8 shows another ignitron circuit in which energy can be transferred in either direction between an AC circuit 184 and a DC circuit 185, but in which it is not. no need to use any switch in the main power circuits. For this purpose, two double-ended ignitrons 205 and 206 are used, each of which consists of an inverted U-shaped tube having two mercury basins 207 and 208, each basin being provided with a starter anode 209.

   By supplying energy to one or the other of the two firing anodes of each ignitron, it is possible to make a cathode of either of the

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 two basins of mercury 207 and 208, the other basin functions as an anode without cathodic spot on it.



   The two mercury basins marked 208 with the two ignitrons of fig. 8 receive their energy between the terminals of the alternating current circuit 184, these basins being connected directly to this one or supplied by means of the secondary winding 210 of a transformer 211. The two mercury basins marked 207 in the two ignitrons are linked together and are connected either with the positive conductor or with the negative conductor of the direct current circuit 185, the other conductor of the direct current circuit being connected to a connection point median 212 of the secondary winding of transformer 210. As shown in FIG. 8, the two mercury basins 207 are connected to the negative conductor of the direct current circuit and the circuits to feed the four starting anodes.



  209 will be explained taking this connection into account.



   The change from operation as a rectifier to operation as an inverter is effected by means of a small double-stroke switch 213 which must be traversed only by the small control currents of the starting anodes 209. When the double-stroke switch is in its upper position, the two ignitions function as a rectifier, the middle connection 212 of the secondary transformer winding 210 being connected to the priming anodes immersed in the two basins of mercury 208, in series with current limiting resistors 214,

     which gives the certainty that the starting anodes receive sufficient current to form a cathode spot on the surface of each of the mercury pools designated by the figure 208 when the pool is negative with respect to a-

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 starter node, without forming a cathode spot on the starter anode support 215 when the latter is negative with respect to the corresponding cathode 208. This is possible, as explained previously, because of the difference in current at which a cathode spot forms on the solid metal support compared to the mercury of the cathode, and this difference in current can be further increased by the use of insulating screens 216 near the junction of the ignition anode rod 209 and its support 215.



   When the double-stroke switch 213 is moved to its lower position, the two firing anodes 209 which are associated with the two mercury basins 207 are connected via two pairs of switch brushes 217 and 218. , respectively, across the alternating current, or across the secondary winding 210, or any equivalent power supply means for receiving current from the alternating current circuit 184. The switching device consists of this case in a single switching drum 219 having a single conductive segment 220, the two brushes of each pair 217 or 218 being mounted in axial alignment with each other or moved only a small distance circumferentially, as in have represented it in the drawing for clarity.

   The switch is actuated by a synchronous motor 221 supplied by the AC line. In accordance with this connection, the mercury pools 207 are forced to be cathodes by the formation of cathodic spots on them at the points of emergence of the priming anodes dipping into the mercury, while the mercury pools 208 are not activated in this way and therefore function only as anodes, allowing

 <Desc / Clms Page number 47>

 so current to flow only in the direction in which power is supplied from the DC line 184 to the AC line 185.



   In fig. 9, ignitron is shown as having ¯ a glass vessel 222 having a mercury cathode 223 and a cathode conductor 224 at its bottom, a graphite main anode 225, and a main anode conductor 226 at its top. , a small carbonundum starter rod 227 immersed in mercury and held by a support 228 at the end of a rigid starter conductor rod 229 which is housed by a quartz tube 230 and which s' extends through a seal 231 in the side of the glass container. The ignitron is also provided with an iron baffle disc 232 which is supported by a rod 233 held in a seal 234 on the other side of the tube.



  The baffle disk 232 is disposed between the main anode 225 and the cathode 223 and performs the same function as the baffle 160 previously described with reference to FIG. 6 except that the water-cooled operation is deleted in FIG. 9.



   The ignition circuit control system shown in fig. 9 is a little different from the control systems shown previously. A small auxiliary rectifier 235 is used to supply power to the firing anode 227, but instead of being connected directly into the firing anode circuit, it is mounted in a separate way. - ries with the primary winding 236 of a small auxiliary transformer 237, the secondary winding of which is connected between the starting anode 227 and the negative conductor of the direct current charging circuit 238.

   From this den, the ignition anode receives the necessary impulse to

 <Desc / Clms Page number 48>

 started only during the period when the main anode 225 is to be the terminal of a main current conducting arc between this main anode and the cathode 223.



   Fig. 9 shows that the starting device does not have to be fed directly from the main cathode circuit but can receive its energy via an auxiliary transformer winding which is indicated in 239, the current conditions and voltage best suited for the starting operation can be easily determined.



   The improved starting device is not limited, in its application, to tubes or tanks with a single anode, in the field of rectifiers and inverters. This is a very great improvement if it is used instead of the usual start-up anode means in an ordinary rectifier tank with several anodes, as shown in FIG. 10, where an iron rectifier vessel 240 contains a mercury cathode 241 and six main anodes 242 of a design which was customary prior to the present invention, the representation of FIG. 10 being purely schematic, without attempting to show the constructional details of this old form of vessel.

   To start the operation of such a tank, it has been necessary until now to provide a mobile start-up anode and to provide means, outside the tank, for moving the start-up anode. train inside the vessel, and the start-up anode required a special voltage source and special resistors and other control equipment.



   It has been deleted in FIG. 10 the usual setting anode

 <Desc / Clms Page number 49>

 in process and has been substituted for one of the new starting anodes 243 which is connected via a small external rectifier 244 to any one of the six anode conductors 242. With this arrangement, it is simply necessary, in order to start the rectifier, to close a switch such as switch 245 connecting the rectifier to its load circuit 246. Then, at the beginning of the first conductive period of the main anode to which the firing anode is connected, the firing anode receives energy and turns on the main rectifier.

   As soon as the rectifier starts up, the starting arc which is in series with the external auxiliary rectifier 244, the assembly being shunted by the main arc in the rectifier tank, goes out because the circuit d Ignition requires a higher voltage than the main arc.



   Then, throughout the operation of the main rectifier, the starting anode remains inactive, its only function being to start the operation of the rectifier as soon as the main current circuits are closed, no control switch being necessary. .



   Fig. 10 also shows a usual rectifier-transformer connection which is obviously applicable to single anode ignitrons although the two-phase triple connections shown and described previously are preferred. There is shown in FIG. A double star connection enclosing a transformer 247 having a delta-mounted primary winding 248 and a se- winding; six-phase conductor 249 which is mounted in two three-phase Y-connections providing two neutral points 250 and 251 which are connected to the terminals of a single phase-to-phase transformer 252 having a midpoint which is connected,

 <Desc / Clms Page number 50>

 by one pole of the switch 245, to the negative conductor of the direct current load circuit 246.



   In the above specification, when speaking of an AC line or a DC line, this is generally understood to mean the terminals or conductors for carrying AC or DC current, respectively, it does not matter whether these terminals are connected to an energy source, to a motive power consumer or to a distribution line to which both a source and a consumer are connected.



    CLAIMS ---------------------------
1.- In an arc discharge device comprising two main electrodes, terminal connections for them and an ignition device located in the vicinity of the main arc-forming path to cause an arc to arise between these two main electrodes , this initiating device comprising a rod of a weakly conductive material having one end in permanent contact with one of the main electrodes to form a cathode spot thereon, and a separate terminal connection for the other end. of this rod.


    

Claims (1)

2.- Un dispositif suivant la revendication 1, dans lequel les deux électrodes principales sont séparées, par rapport aux influences désionisantes présentes, au point que si un arc jaillit entre elles, il s'éteint sûrement et ne rejaillit pas de lui-même à la fin du demi-cycle dans lequel l'arc a jaillir pour le voltage attendu de formation d'arc sous lequelle dispositif est destiné à fonctionner. 2.- A device according to claim 1, wherein the two main electrodes are separated, with respect to the deionizing influences present, to the point that if an arc spurts out between them, it is surely extinguished and does not re-emerge on its own. the end of the half-cycle in which the arc has burst for the expected arcing voltage under which the device is intended to operate. 3.- Un dispositif suivant la revendication 1 ou 2, ' <Desc/Clms Page number 51> caractérisé par un moyen d'alimenter la tige d'amorçage au moyen de l'énergie fournie aux deux électrodes principales de façon que la matière dont cette tige est composée devien- ne une anode auxiliaire de potentiel positif suffisant pour former une tache cathodique au point de jonction entre sa surface et la surface de l'électrode formant cathode, pen- dant le demi-cycle dans lequel l'arc doit jaillir entre les électrodes principales, cette matière étant capable de sup- porter une densité de courant suffisante en ce point de jonc- . tion pour produire le gradient de voltage nécessaire, provo- quant la tache cathodique, en ce point, sans détruire la ma- tière. 3. A device according to claim 1 or 2, ' <Desc / Clms Page number 51> characterized by means for energizing the firing rod with the energy supplied to the two main electrodes so that the material of which that rod is composed becomes an auxiliary anode of sufficient positive potential to form a cathode spot at the point of junction between its surface and the surface of the cathode-forming electrode, during the half-cycle in which the arc must burst between the main electrodes, this material being able to withstand a sufficient current density at this point of rush-. tion to produce the necessary voltage gradient, causing the cathode spot, at this point, without destroying the material. 4. - Un dispositif suivant les revendication 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'anode d'amor- gage a une résistivité au moins environ une centaine de fois plus grande que la résistivité de la cathode dans laquelle- l'anode d'amorçage est immergée de façon permanente. 4. - A device according to claims 1 to 3, characterized in that at least part of the ignition anode has a resistivity at least about a hundred times greater than the resistivity of the cathode in which - the ignition anode is permanently submerged. 5. - Un dispositif suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'anode d'amorçage comprend une courte tige ayant une résistivité de l'ordre d'environ 10-2 à en- viron 10+5 ohms par cm3. 5. - A device according to claims 1 to 3, characterized in that the starting anode comprises a short rod having a resistivity of the order of about 10-2 to about 10 + 5 ohms per cm3. 6.- Un dispositif suivant les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tige constituant l'anode d'amorçage comporte une partie ayant au moins une résistivité et des dimensions telles que la résistance le long du trajet de pas- sage du courant est de l'ordre d'environ 10-2 à 10+5 ohms par centimètre de longueur. 6. A device according to claims 1 to 3, characterized in that the rod constituting the starting anode comprises a part having at least one resistivity and dimensions such as the resistance along the path of passage of the current. is on the order of about 10-2 to 10 + 5 ohms per centimeter of length. 7. - Un dispositif suivant les revendications 1-3, ca- ractérisé en ce que la partie du dispositif d'amorçage ve- . nant en contact avec la cathode ou immergée dans celle-ci possède des caractéristiques électriques et géométriques tel- 1' les qu'elle résiste à un gradient de 100 volts par centime- <Desc/Clms Page number 52> tre le long de cette partie, sans courant de grandeur pro- hibitive. 7. - A device according to claims 1-3, charac- terized in that the part of the priming device ve-. contacting or immersed in the cathode has electrical and geometric characteristics such that it withstands a gradient of 100 volts per cent. <Desc / Clms Page number 52> be along this part, without a current of prohibitive magnitude. 8.- Un dispositif suivant les revendications précé- dentes, pour l'emploi sur un circuit à courant alternatif et dans lequel une des électrodes principales comprend une cathode vaporisable se reconstruisant, caractérisé par un moyen d'appliquer des impulsions d'énergie intermittentes dans une seule direction à la tige d'amorçage uniquement pendant les demi-cycles positifs de ce circuit à courant alternatif. 8. A device according to the preceding claims, for use on an alternating current circuit and in which one of the main electrodes comprises a reconstructable vaporizable cathode, characterized by means for applying intermittent pulses of energy into it. one direction to the starter rod only during positive half cycles of this AC circuit. 9. - Un dispositif suivant les revendication 1¯8, ca- ractérisé en ce que le moyen d'appliquer des impulsions d'é- nergie intermittentes dans une seule direction à la tige d'amorçage comprend un redresseur auxiliaire connecté entre cette tige et l'électrode anodique. 9. - A device according to claim 1¯8, charac- terized in that the means for applying intermittent energy pulses in a single direction to the starting rod comprises an auxiliary rectifier connected between this rod and the anode electrode. 10.- Un dispositif suivant la revendication 9, carac- térisé par un moyen de commander le fonctionnement du re- dresseur auxiliaire. 10. A device according to claim 9, characterized by a means for controlling the operation of the auxiliary rectifier. 11.- Un dispositif suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que la cathode du redresseur auxiliaire est reliée à la tige d'amorçage. 11. A device according to claim 9 or 10, characterized in that the cathode of the auxiliary rectifier is connected to the starting rod. 12. - Un dispositif suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que la tige d'amorçage est faite en carborundum. 12. - A device according to either of the preceding claims, characterized in that the priming rod is made of carborundum. 13.- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 11, caractérisé en ce que la tige d'amor- çage est faite de carborundum, de noir de fumée et d'un liant qui n'émet sensiblement pas de gaz ni de vapeurs lorsqu'il est chauffé dans les conditions de fonctionnement. 13. A device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the priming rod is made of carborundum, carbon black and a binder which emits substantially no gas. gas or vapors when heated under operating conditions. 14. - Un dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'espacement des électrodes principales <Desc/Clms Page number 53> est moindre que le diamètre de,'l'une ou l'autre d'entre-elles. 14. - A device according to claim 1 or 2, characterized in that the spacing of the main electrodes <Desc / Clms Page number 53> is less than the diameter of either of them. 15. - Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par des moyens de re- froidir la cathode et par des moyens de refroidir l'anode à une température de l'ordre de 80 C à 300 C. 15. - A device according to any one of the preceding claims, characterized by means for cooling the cathode and by means for cooling the anode to a temperature of the order of 80 C to 300 C. 16. - Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par un moyen de re- froidissement séparé de la cathode, disposé en contact avec le trajet de l'arc à vapeur et dans lequel circule un fluide de refroidissement. 16. - A device according to any one of the preceding claims, characterized by a cooling means separate from the cathode, disposed in contact with the path of the vapor arc and in which a cooling fluid circulates. 17.- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'un circuit extérieur d'impédance à capacitance et résistance shunte l'arc entre l'anode principale et la cathode principale pour retarder la naissance de voltages négatifs de formation d'arc pendant les périodes de transition suivant immédiate- ment l'achèvement des périodes de formation d'arc du disposi- tif . 17.- A device according to any one of the preceding claims, characterized in that an external circuit from impedance to capacitance and resistance shunts the arc between the main anode and the main cathode to delay the rise of voltages. negative arcing during transitional periods immediately following completion of arcing periods of the device. 18.- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que les parois latérales de ce dispositif sont formées par un anneau isola-, teur qui est scellé hermétiquement à la cathode et à l'anode principale et entre celles-ci. 18.- A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the side walls of this device are formed by an insulating ring which is hermetically sealed to the cathode and to the main anode and between these. 19. - Un dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractériséen ce que l'anode principale possède une partie d'extrémité d'arc formée par la face inférieure d'une saillie s'étendant vers le bas. 19. - A device according to one of the preceding claims, characterized in that the main anode has an arc end portion formed by the underside of a projection extending downward. 20.- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes., caractérisé en ce que l'anode principale possède un trou central à travers lequel la tige d'amorçage s'étend. <Desc/Clms Page number 54> 20. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the main anode has a central hole through which the starting rod extends. <Desc / Clms Page number 54> 21. - Un dispositif suivant les revendications 18 et 19, caractérisé par une chicane entre la saillie de l'anode principale et l'anneau d'isolateur. 21. - A device according to claims 18 and 19, characterized by a baffle between the projection of the main anode and the insulator ring. 22.- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes caractérisé par une capacité reliée à l'électrode principale supérieure pour renverser périodi- quement le voltage'sur celle-ci à la fin de chaque période de conduction. 22. A device according to any one of the preceding claims characterized by a capacitor connected to the upper main electrode for periodically reversing the voltage thereon at the end of each conduction period. 23;- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé par le fait que la ti- ge d'amorçage est agrandie à une extrémité et pourvue d'un support terminal séparé pour cette extrémité agrandie. 23. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the initiating rod is enlarged at one end and provided with a separate end support for this enlarged end. 24.- Un dispositif suivant les revendications 2 et 14, caractérisé en ce que les électrodes principales sont espacées d'environ un demi-pouce (12,6 mm) à environ 3 pou- ces (76 mm). 24. A device according to claims 2 and 14, characterized in that the main electrodes are spaced from about one-half inch (12.6 mm) to about 3 inches (76 mm). 25. - Un dispositif suivant la revendication 15, ca- ractérisé en ce que le moyen de refroidir la cathode com- prend des tuyaux horizontaux plongés dans la matière de la cathode, les parties supérieures de ces tuyaux ayant des surfaces de fixation de tache cathodique. 25. A device according to claim 15, characterized in that the means for cooling the cathode comprises horizontal pipes immersed in the material of the cathode, the upper parts of these pipes having cathode spot fixing surfaces. . 26.- Un dispositif suivant la revendication 25, ca- ractérisé en ce que la température du fluide de refroidis- sement circulant dans les tuyaux horizontaux immergés dans la matière de la cathode et la proximité de ces tuyaux sont telles que la température calculée de n'importe quel point de la surface cathodique, excepté la tache cathodique, ne peut pas être, plus chaude qu'environ 200 C, et est de pré- férence environ 60 ou 80 C. 26. A device according to claim 25, characterized in that the temperature of the cooling fluid circulating in the horizontal pipes immersed in the material of the cathode and the proximity of these pipes are such that the calculated temperature of n Any point on the cathode surface, except the cathode spot, cannot be hotter than about 200 C, and is preferably about 60 or 80 C. 27.- Un dispositif suivant la revendication 25, ca- ractérisé en ce que les tuyaux horizontaux immergés dans la matière de la cathode ont une surface composée d'une substan- <Desc/Clms Page number 55> ce métallique indestructible, mouillée par le mercure, con- venant pour la fixation de la tache cathodique. 27. A device according to claim 25, characterized in that the horizontal pipes immersed in the material of the cathode have a surface composed of a substance. <Desc / Clms Page number 55> this indestructible metallic, wetted by mercury, suitable for the fixation of the cathode spot. 28.- La combinaison de six dispositifs à décharge à arc, suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par une borne de barre commune à tous les dis- positifs et par six bornes de phase de courant à une direc- tion, des transformateurs comprenant trois enroulements re- liés à la ligne triphasée, un enroulement séparé accouplé, en relation inductive avec chacun des trois enroulements mentionnés en premier lieu, respectivement, chaque enroule- ment accouplé étant connecté entre deux de ces bornes de phases à courant dans une seule direction et ayant un point milieu, et un transformateur triphasé entre phases ayant trois connexions de phase terminales réunies aux trois points de raccordement médians, respectivement, et ayant une con- nexion neutre, 28. The combination of six arc discharge devices, according to any one of the preceding claims, characterized by a bar terminal common to all the devices and by six phase current terminals in one direction, transformers comprising three windings connected to the three-phase line, a separate winding coupled, in inductive relation with each of the three windings first mentioned, respectively, each coupled winding being connected between two of these phase-to-current terminals in a direction only and having a midpoint, and a three-phase phase-to-phase transformer having three terminal phase connections joined at the three middle connection points, respectively, and having a neutral connection, ce transformateur entre phases ayant des enroulements disposés de façon à équilibrer le flux de cou- rant continu tout en maintenant les courants sensiblement égaux l'un à l'autre dans les trois connexions de phase ter- minales, la ligne à courant continu étant connectée entre la connexion neutre entre phases et la borne de barre,com- mune des dispositifs à décharge à arc. this phase-to-phase transformer having windings arranged to balance the flow of direct current while keeping the currents substantially equal to each other in the three terminal phase connections, with the direct current line connected between the neutral connection between phases and the bus terminal, common to arc discharge devices. 29. - La combinaison suivant la revendication 28, ca- ractérisée en ce que le transformateur triphasé entre phases comprend deux transformateurs à une seule phase à connexion de Scott. 29. The combination of claim 28, characterized in that the three-phase phase-to-phase transformer comprises two Scott-connection single-phase transformers. 30.- La combinaison suivant les revendications 28 et 29, caractérisée en ce que le transformateur triphasé en- tre phases consiste en deux transformateursà une seule pha- se séparés dont un possède un enroulement ayant approxima- tivement 0,866 fois le nombre de spires de l'autre enroule- <Desc/Clms Page number 56> ment, l'enroulement le plus court étant relié, à une borne, au point milieu approximatif de l'enroulement le plus long et ayant un point de raccordement pour cette connexion neutre situé approximativement au tiers de la distance de cette borne de point milieu. 30.- The combination according to claims 28 and 29, characterized in that the three-phase inter-phase transformer consists of two separate single-phase transformers, one of which has a winding having approximately 0.866 times the number of turns of the one. 'other coils- <Desc / Clms Page number 56> ment, the shortest winding being connected, to a terminal, to the approximate midpoint of the longest winding and having a connection point for this neutral connection located approximately one third of the distance from this midpoint terminal. 31.- Un dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, 12, 13, pour l'emploi comme para-foudre sur des circuits à courant alternatif, caractérisé en ce que le dispositif d'amorçage dont un est prévu pour chacune des électrodes principales reçoit de l'énergie par un moyen agis- sant sous l'effet d'un voltage excessif. 31.- A device according to any one of claims 1 to 7, 12, 13, for use as a lightning arrester on alternating current circuits, characterized in that the starting device of which one is provided for each of the main electrodes receives energy by a means acting under the effect of an excessive voltage. 32.- Un dispositif suivant la revendication 31, ca- ractérisé par le fait que le moyen agissant sous l'effet d'un voltage excessif est composé d'un dispositif qui norma- lement est sensiblement non conducteur, pour être percé lorsqu'un voltage excessif affecte le circuit à courant alternatif et pour aider.à éteindre l'arc faisant suite à une décharge de voltage excessif. 32. A device according to claim 31, characterized in that the means acting under the effect of an excessive voltage is composed of a device which is normally substantially non-conductive, to be pierced when Excessive voltage affects the AC circuit and to help extinguish the arc following an excessive voltage discharge. 33.- Un dispositif suivant la revendication 31 ou 32, caractérisé en ce que les électrodes principales sont maintenues espacées l'une par rapport à l'autre au moyen d'un tube perforé en matière isolante. 33.- A device according to claim 31 or 32, characterized in that the main electrodes are kept spaced from one another by means of a perforated tube of insulating material. 34.- Un dispositif suivant la revendication 31, 32 ou 33 caractérisé par une résistance extérieure qui relie électriquement les dispositifs d'amorçage des deux électro- des principales. 34.- A device according to claim 31, 32 or 33 characterized by an external resistance which electrically connects the starting devices of the two main electrodes.
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