Brevet FR2137771A1 — publié le 19721229

i 2137771 La présente invention est relative aux dispositifs à décharge électrique sous atmosphère gazeuse et elle concerne plus particulièrement un dispositif de support perfectionné oour une électrode dans une lampe à arc court, à optique incorporée. Dans un type classique de lampe à arc court, une électrode est soutenue au voisinage de la fenêtre de la lampe. Une telle lampe est décrite de façon détaillée dans la demande de brevet des Etats Unis d'Amérique N° 14^ 166, déposée le lj* Mal 1971. Pour diminuer la quantité de lumière Interceptée par le support de cette électrode, on utilise des supports d'électrodes très minces. Les supports d'électrodes utilisés dans les lampes de la technique antérieure sont décrits de façon détaillée par exemple dans le brevet des Etats Unis d'Amérique N° 3 495 118. Deux types principaux de tels supports sont utilisés, à savoir des supports rectill gnes pu Incurvés. Ces deux types de supports sont fixés à une bague qui constitue une partie de l'enveloppe de la lampe, ou encore qui est fixée sur cette enveloppe. Lorsque des bras de support ou entretoises et une bague sont chauffés au cours de l'assemblage de la lampe, le rayon de la bague augmente plus que la longueur des bras de support, avec les matériaux caractéristiques utilisés. Far exemple, avec des bras de support en molybdène et une bague en acier inoxydable, la différence de dilatation est d'environ 1%. 1.L en résulte ;ue des moyens quelconques doivent être prévus pour supprimer la contrainte provoquée par cette différence de dila'ca.-.L En service, le bras de support esc plus chauffé que la bague ae sorte qu'une dilatation ou une contraction rela cive supplémentaire se orcduit habituellement. Les bras de support ou entretoises rectilign.es de la tecr. -nieue antérieure sont fixés tangentiellement aux électrodes. Lorsque la bague se dilate par rapport aux bras de support pendant chauffage de l'ensemble, les bras de support glissent tangentie.-lement en travers de la surface de l'électrode ou se retirent ta . tiallement de la fente de la bague qui est utilisée ttur le brss jusqu'à ce que la liaison soit formée à une température éie'-ée, Lorsque l'ensemble se refroidit, une force de ccmpi-essicn e-*t tl: aepliquée dans le sens longitudinal sur les bras Ce suooert, W ? contrainte comparable se croduit lors ce 1 'asser,. La ca^e est olus robuste que les bras de support, de sorte que la bague se déforme que très peu. La contrainte de compression s'exerçant 2 2137771 72 16811 mité proche de l'électrode. Au lieu dei celà, un moment de flexion est déyeloppë en raison du fait que le'bras de support est fixé sur l'extérieur de l'électrode mais la résultante des forcer pasôe par le centre de celle-ci. En raison du fait que la bague est 5 robuste, le bras de support doit subir un flambage(ce qui se produit facilement s'il est du type incurvé) ou encore l'électrode tourne, incurvant localement le bras de support au bord de la brasure entre le bras de support et l'électrode. La flexion se poursuit jusqu'à ce que le moment de flexion du bras de support 10 compense exactement la contrainte de compression dans ce bras.Cependant, la contrainte n'est pas supprimée. Au lieu de celà une contrainte se développe et est limitée par la partie la plus faible du dispositif, à savoir la partie incurvée du bras de support, qui est plus faible en raison du fait qu'elle est chaude et très 15 ductile lorsque la lampe chauffe. De plus, les contraintes s'exerçant dans les liaisons entre les éléments augmente. En cours de fonctionnement de la lampe, l'électrode tourne à nouveau et les bras de support s'incurvent pour transformer de façon analogue les contraintes s'exerçant dans les éléments et résultant de 1-5 contra "0 Mon et de la dilatation relative dsr. bras de support. Les contrai tes s'exerçant da.-s les liaisons demeurent également mais à une va l.'ur -JA d'.ffar^nte. r_z procurent qu'une cupore.-^icn ira 72 16811 ? 2137771 déquate de la contrainte, les supports d'électrode de la technique antérieure sont difficiles à monter en comparaison avec un bras de support rectiligne disposé en butée sur la surface de l'électrode. Du fait que le dispositif de fixation utilisé pour le bra-sage doit permettre le coulissement du bras de support le long de la surface de l'électrode ou la flexion de bras de support ou les deux, il est difficile d'assurer que la position concentrique de l'électrode et de la bague externe soit maintenue. La contrainte initialement nécessaire dans le bras de support incurvé ajoute à cette difficulté. L'invention a pour objet un dispositif de support d'électrode perfectionné pour une lampe à arc court. Le dispositif de support d'électrode comprend de minces bras de support, ou entretoises, fixés à l'électrode, une bague constituant une partie de l'enveloppe de la lampe, ou fixée sur cette enveloppe, et des pattes prévues sur la bague, chaque bras de support étant fixé à une patte séparée. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, les pattes sont formées sur la bague de façon à présenter une forme rectangulaire, les bras de support sont disposés en butée sur la surface de l'électrode et l'extrémité libre de chaque patte est fixée sur les bras de support, à l'une des extrémités de ceux-ci. Les bras de support peuvent être disposés en butée sur les pattes, ou encore les pattes peuvent être disposées en butée sur les bras de support. Le but principal de l'invention est de réaliser un dispositif pour diminuer la contrainte résiduelle dans un bras de support rectiligne d'un dispositif de support d'électrode, qui permette à l'électrode de rester fixe pendant les cycles thermiques et qui ait pour résultat une déformation en un point souhaité. Ce résultat est obtenu en fixant les extrémités externes des bras de suoport à des pattes d'une bague. Lorsque les bras de support se contractent et se dilatent par rapport à la bague au cours des cycles de tempéra cure pendant le fonocionnement de l'ensemble, las pattes s'incurvent de la façon désirée pour diminuer la contrainte s'exerçant dans les bras de support. Les pattes peuvent présenter une forme permettant de supporter toutes les contraintes de fie -::ion nécessaire. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. 72 16811 4 2137771 la Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation du dispositif de support d'électrode suivant l'invention ; la Fig. 2 est une vue de face du dispositif de support 5 d'électrode représenté à la Fig. 1, prise dans le sens des flèches 2-2 de la Fig. 1 ; la Fig. 3 est une vue latérale partielle du dispositif de support d'électrode représenté à la Fig. 1, suivant la ligne III-III de cette dernière, montrant le détail d'un mode de fixation 10 d'un bras de support sur une patte de la bague ; la Fig. 4 est une vue partielle en perspective d'un autre mode de fixation du bras de support sur la patte de la bague ; la Fig. 5 est une vue en coupe transversale partiellement schématique d'une lampe à arc court utilisant le mode de réalisa-15 tlon du dispositif représenté à la Fig. 1. Sn se référant au dessin, les Fig. 1 à 3 montrent un mode de réalisation préféré du dispositif de support d'électrode suivant l'invention. L'électrode 1 est soutenue par des bras de support, ou entretoises 3, habituellement au nombre de trois, afin d'obtenir 20 une bonne stabilité. Les bras de support 3 sont des éléments rec-tilignes minces de façon à arrêter le moins possible la lumière projetée par la lampe. Les bras de support sont rectilignes en raison du fait que cette forme est la plus pratique et la plus économique du point de vue de leur fabrication. Comme on l'a indiqué 25 plus haut, la commodité de montage rend souhaitable de disposer les bras de support 3 en butée sur l'électrode 1 plutôt que de les fixer trangentlellement sur elle comme dans la technique antérieure. Cette disoosition en butée peut être réalisée directement, mais 1'utilisation d'un manchon 2 comportant des fentes et fixe sur 30 l'électrode 1 facilite la mise en olace des bras de support 3 au cours de l'assemblage. Les extrémités opposées des bras de support 3 doivent être fixées sur une bague 7. Cette bague 7 constitue une partie de l'enveloppe de la lampe ou est fixée sur cette enveloppe. Dans la -ech-nique antérieure, les bras de support sont car exemple disposes en cutee sur une bague non flexible. Suivant le mode de réalisation de 1: i.r/er.cion, une nette 6 est découpée dans la partie inférieure - de la '.-a gue ?• Comme représenté de façon détaillée à la Jiz, J., l'extrémité Libre de la patte 6 est disposée en cutée sur la face : latérale du bras de support 3 au voisinage de l'extrémité le ce 72 16811 5 2137771 bras de support. La bague 7 présente également une partie supérieure 4. Cette partie 4 fournit des surfaces pour la fixation d'autres parties de la lampe, suivant le type de celle-ci. La ^a-rue 7 est 5 suffisamment épaisse pour procurer une stabilité au cours des cycles de température pendant le fonctionnement. La partie inférieurs 5 de la bague 7 est suffisamment mince pour que les pattes 6 découpées dans celle-ci puissent fléchir lors des changements cycliques de température, comme on le décrira de façon plus complète dans 10 la suite. Les dimensions relatives des parties de la bague peuvent varier en fonction du type de la lampe, y compris les facteurs tels que les dimensions des bras de support, la pression de fonctionnement de la lampe; les composants qui sont fixés sur la bague et les points auxquels ils sont fixés. Par exemple, pour une bague ayant 15 un diamètre interne de 51 mm, l'épaisseur de la partie inférieure 5 est d'environ 1,3mm,la hauteur de la partie inférieure 5 est d'environ 5,3mm,1'épaisseur de la partie supérieure4 ( mesurée le long d'un rayon) est d'environ 3*5 la hauteur de la partie supérieure 4 mesurée à scn diamètre externe est d'environ 3 mm et sa 20 hauteur mesurée à son diamètre Interne est d'environ l,5.rjn, la largeur de la patte 6 est d'environ 3,8mm,la longueur de la patte 6 étant d'environ 12,5mm, Four monter le dispositif de support rt 3 et de la dilatation radiale de 1 :éleccrode 1, peur dee .r.e A0rro3^^ *019g oour 1.3 2v0 3. ' 3 L 3 01"1 o c ^ *7 ~c?i '■ son — — i- ^ eu 1 ' -2> ^ o 3 j ° ^ ^ À 3 ^3 C "* " CG 13 •'r 0"! ' 1 - - ^ at l'acier inoxydable pour la 'ta rue. Par sui te , l:e pa t ltel::ent tare 1 ' extérieur par rapport jux eutr = .tl : de e .: de suoport 3, jusqu'à ce que les liaisons entre les •: :ee S : 1 : bres de support 3 soient forrr.éss, Lei bras de supçcr-c 3 dtivsn ît."e olus longs d'une quantité suffi ■inte ce c rs r 1: • 72 16811 6 ? 1 37771 réparant 17olecUr'ocie i de la surface externe de la paUt ; :z, -fia de permettre cette dilatation relative de la bague 7. Lorsque l'ensemble refroidit jusqu'à la température ambiante, les bras de suprçcet 3 se contractent relativement moins que la bague 7. Une contrainte 5 de compression longitudinale s'exerçant dans les bras de support, provoquée par cette contraction relative,est équilibrée par la contrainte développée par la flexion vers l'extérieur des pattes 6. Par conséquent,aux températures inférieures à la température de brasage, les pattes 6 et les bras de support 3 ainsi que les liaisons 10 entre les différents composants sont placés sous contrainte. La patte présente des dimensions telles que le moment de flexion ne permet pas le développement de la contrainte de compression dans le bras de support jusqu'au point où se produirait un flambage. Le but de l'invention est de réaliser la patte de façon 15 à empêcher que soit atteinte une contrainte critique de flambage dans le bras de support.Les contraintes maximales de fibre dans la patte peuvent atteindre en toute sécurité le point de flexion. Dans ce cas, la patte subit une déformation plastique en plus de la déformation élastique. En fait, dans un mode de réalisation pr-Sféré, : 3 limite élastique de la bagua en acier inoxydable est loc"lamen" •iépassée dans la région de flexion, ce qui a pour résultat une faille dé formation permanente, T.e fîlt que le bras de support puisse deforrr.or 41 est:\quement et :e eet espace soit pr4vu peur lui. . n ^ ^ -, .-1 c ^ f -î JÏ 1 - ' 2 1 y"* ^ f- & 1 y r* fi o 1 ^ •~l *" ■" 110 e ',1 " y-r>Q*-î ;*"! ~ * 1"1 \ rr bf^ .;U0007'lt j f\:i ! ~ " 11 ~ ' :V"; - => ders l* pr. tt o i • "« c "J^ Q ~\% ~ n\ ' - ç ! * - - i -?> - T ,-i c : - * .2. i"3 : i ^ "f"1 '• ' i 0 O ^ ~ ^ ^ T? •— 72 16811 7 2137771 utilisé pour le brasage, les pattes 6 sont poussées vers l'extérieur par la longueur supplémentaire des bras de support. Ensuite, lorsque l'ensemble est chauffé, les pattes 6 tendent à revenir dans leur position initiale mais, en refroidissant, elles sont à nouveau 5 incurvées vers l'extérieur. Pour rendre l'assemblage plus facile, 11 est pratique de former une rainure 8 dans la face interne de chaque patte 6. L'extrémité d'un bras de support peut alors être facilement poussée dans une fente 8 en sollicitant la patte 6 vers 1'extérieur. 10 Le mode de réalisation représenté à la Fig. 3 permet de larges tolérances dans les longueurs , les largeurs et les épaisseurs des bras de support, mais un dispositif quelconque est nécés-salre pendant l'opération de brasage pour assurer que l'extrémité des pattes 6 se trouve en contact avec les bras de support. Par 15 ailleurs, le mode de réalisation représenté à la Fig. 4 nécessite des tolérances étroites dans les longueurs des bras de support, mais l'assemblage est plus facile. La Fig. 5 est une vue d'une lampe à arc court dans laquelle est monté le dispositif de support d'électrode représenté 20 à la Fig.l. Les détails de contruction de la lampe ne sont pas représentés à part ceux du dispositif de support d'électrode. Une telle lampe est décrite de façon ' détaillée dans la demande de brevet des Etats Unis N° 143 166 précitée. La lampe comporte un élément cylindrique 52 qui, avec une fenêtre 54 et une partie in-25 férieure 53, constitue une enveloppe étanche remplie d'un gaz sous une pression élevée. rJn réflecteur 55 est fixé sur la bague 7. Une seconde électrode 51 est soutenue par un dispositif approprié sur la partie Inférieure 53 de la lampe. La forme de la bague 7 peut varier suivant les besoins 30 en fonction de la forme particulière de la lampe dans laquelle le dispositif de support d'électrode doit être disposé. Une partie de la bague doit être suffisamment épaisse pour procurer une stabilité de construction et doit comporter la surface appropriée pour 12 fixation sur le reste de la lampe. Dans le mode de réalisation 35 qui vient d'être décrit, ces fonctions sont assurées par la partie supérieure Certaines parties de la bague 7 doivent être suffisamment minces pour réaliser les pattes 5 et pour procurer les espaces voulus pour la flexion nécessaire. Dans le mode le réalisation qui vient d'être décrit cette fonction est remplis par la 40 partie Inférieure 5. Il est évident que d'autres formes des dif 72 16811 8 2137771 férentes parties de la bague peuvent remplir les mêmes fonctions. La forme de la patte 6 est une question de commodité, une forme rectangulaire étant l'une des plus faciles à former. Cependant, la patte doit être suffisamment longue par rapport à sa largeur pour tolérer la dilatation et la contraction relatives du bras de support sans développement excessif d'une contrainte de compression dans le bras de support et une déformation excessive de la patte. Avec un bras de support en molybdène et une bague en acier inoxydable, cette variation est d'environ 1%. Si la patte est trop longue, elle peut vibrer lorsque la lampe est heurtée même en cours d'utilisation normale, provoquant ainsi un déplacement de l'électrode par rapport au foyer du réflecteur, ce qui a pour effet une oscillation du faisceau. Une variation de l'intervalle de formation de l'arc peut provoquer l'extinction de celui-ci. On a trouvé qu'un rapport de 3 à 4 entre la longueur et la largeur de la pstte est efficace et appropriée. La position de la patte par rapport à un bord de la bague est également une question de commodité, des dispositions autres que celle dans laquelle le bord de la patte n'est pas confondu avec celui de la bague. 72 1681 1 .71 37771 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de support d'électrode pour lampe à arc court, caractérisé en ce qu'il comprend une bague ^ooxiale à ladite électrode et espacée de celle-ci, cette baju- comportant plusieurs pattes et en ce qu'il est prévu plusieurs bras de suppc dont chacun est respectivement fixé à l'une desdites pattes, et sur ladite électrode. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits bras de support sont rectilignes, une extrémité de chacun desdits bras de support étant disposée en butée sur ladite électrode. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un manchon comportant des fentes est fixé sur ladite électrode, lesdits bras de support étant disposés en butée sur la dite électrode, à travers les fentes dudit manchon. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits bras de support sont en molybdène, ladite bague étant en acier Inoxydable. 5 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite patte a une forme rectangulaire, 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que, ladite patta de forme rectangulaire présente un bord confondu avec celui de ladite bague sur l'un de ses côtés. 7 - Dispositif suivant la revendication 5 ,caractérisa en ce que le rapport de la longueur à la largeur da ladite po - •; : est de l'ordre de 3 à 4,. 8 - Dispositif suivant la revendication 1, caractéris' 3 ci ce que lesdites pattes sont disposées en outee sur lésait.-; bras de support. 9 - Dispositif suivant la revendication I,caractérise en ce que lesdits bras de support sont dispesés en fcutee sur Ladites pattes* 10 - Dispositif suivant la revendiea tior. cîtc.c c: ' an ce que lesdites pattes présentent chacune une rainure e ; !e:• • dits brss de support s;at disposés en butée ~ur li t.J.i t :;s ;. . ; dans lesdites rainures, 11 - Lampe à are ê 1 ac tri que, carac iër i ss en r ^ met an oeuvra le dispositif de support d'électrodes suivait i '-..■ualconcue des revendications 1 -3 10 et an ce eu'elle conv~ rer.-_ .... 72 16811 10 2137771 extrémités, deux électrodes soutenues dans ladite enveloppe et espa cées 1-'une de l'autre afin