Brevet FR2278157A1 — publié le 19760206

la présente invention est relative à la fabrication des tubes à décharge électrique à enceinte hautement réfractaire et émetteurs de rayons ultraviolets. Elle concerne plus particulièrement les tubes à électrodes multiples alimentées par courant triphasé. Dans les lampes à décharge à vapeur de mercure l'enceinte de décharge est faite d'une ampoule en matériau hautement réfractaire tel que de la silice fondue transparente. Des installations à plusieurs tubes à décharge à rayonnement ultraviolet sont couremment utiliséesdans les imprimeries pour polymériser certains vernis et encres contenant des photosensibilisateurs. Dans une installation fonetionnant normalement, les rayons ultravielets sont émis de façon uniforme le long du tube et ils sont en général concentrée sur la surface à traiter au moyen de réflecteurs de forme appropriée. De préférence on emploie des tubes longs à la place des tubes courts pour réduire autant que possible le nombre de zones de recoupement ou d' cibres. Un premier inconvénient connu des tubes de longue portée rectiligne est dû au fait qu'il ne sont soutenus seulement que par leurs extrémités. Après un teqs de fonctionnerent plus ou moins long on s'aperçoit que le tube s'est déformé sous l'influence de la chaleur et de son propre poids. Si l'on n'y prenait garde il pourrait m2e se rompre. Comme le tube est déformé, le réflecteur prévu initia lient pour un tube droit n'est plus adapté et le rayonnement devient irrégulier. Un deuxième inconvénient connu est la nécessité d'utiliser des tensions aux bornes qui sont élevées, en général supérieures à 1000 Volts. Pour obtenir un rayonnement uniforme on a aussi préconisé une autre solution qui consiste à employer des tubes courts fonctionnant à tension classique (de l'ordre de 100-200 Volts tubes qui sont disposés en mosaïque. Mais par suite du vieill1sssesent variable d es différents tubes il en résulte des zones de rayonnement irrégulières plus nombreuses que précédemment. Chaque remplacement de tube défaillant par un tube neuf ne fait alors qu'aggraver ce problème. Pour remédier de façon satisfaisante à ces divers inconvénients l'invention propose de réaliser un tube à décharge émetteur de rayons ultraviolets, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs électrodes successives, alignées et disposées à intervalles réguliers à l'intérieur du tube de façon à permettre un fonc- tionnement nodal du tube comme émetteur de rayons ultraviolets quand les dlc- trodes sont alimentées en courant triphasé. Selon une autre' caractéristique de l'invention pour obtenir un fonctionnement normal du tube, il est prévu que le nombre d'électrodes en place soit égal à trois ou soit un multiple de trois. Selon une variante de l'invention le nombre d'électrodes dans le tube peut aussi entre un nultiple de trois dlectrodes,plus ou moins une électrode. Dans un tube à trois électrodes, chaque électrode est relié, à une seule phase et dans le cas d'un nombre d'électrodes, multiple de trois, les électrodes, distantes entre elles de trois intervalles d'électrodes successifs, sont réunies à une seule et même phase. Dans la variante de l'invention les électrodes seront branchées selon la précédente règle des tubes multiples de trois mais les tubes auront le nombre d'électrodes défini dans les exemples cités plus loin. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Pien entendu la description et le dessin ne sont donnés qutà titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 représente schématiquement un groupe d'exemples de réalisation possibles de tubes à décharge émetteurs de rayons ultraviolets, selon l'invention, la figure 2 représente schématiquement en coupe un passage à électrode dans l'enceinte du tube à décharge représenté par la figure 1. Le tube terminé, représenté par la figure 1 est composé d'une enceinte 10 en silice fondue et transparente qui est fermée hermétiquement, et d'une série d'électrodes métalliques (numérotés 1 à 9) qui sont, de préférence, alignées à l'intérieur du tube. Pour réaliser les passages 11 des électrodes préalablement à la fermeture du tube on opère de préférence suivant un procédé analogue à celui décrit dans la demande de brevet NO 74 12 746 dépose par la demanderesse. On perce dans le tube primaire, par fusion ou découpage, des trous de faible diamètre, ces trous étant alignés d'un bout à l'autre du tube. Ie nombre de trous est égal au nombre d'électrodes à mettre en place et leurs intervalles d'égale valeur . On soude à 11 enceinte autour de chaque trou une section de tube de silice de faible diamètre et les électrodes sont mises en place dans les passages ainsi ménagés. Chacune de ces électrodes peut être par exemple une tige 12 de tungstène thorié dont la région d'extrémité interne au tube est entourée d'une hélice 13 faite d'un fil de tungstène thorié. La partie médiane de l'électrode peut être une plaque 14 de molybdène et l'autre extrémité 15 peut être un câble de connexion ou une tige métallique (fig.2). Les électrodes peuvent être réalisées selon les procédés déerits dans les brevets français NO 1 464 o66 et 1 489 755 déposés par la demanderesse. lorsque les électrodes sont en place, on opère leurs scellements dans la région de la plaque de molybdène en pressant la silice ramollie à chaud aux environs de 12000C. Pour cette opération on peut employer une machine du type presse, pour le verre de silice. la partie pressée 16 peut Autre munie si nécessaire, d'un culot métallique 17. Cette opération et le culot 17 sont décrits dans la demande de brevet 74 12 746 déposé par la demanderesse. Ce culot 17 est ensuite soudé au fil ou cible 15 à l'endroit 18 où eelui-ci sort du culot 17. Après ces opérations les intervalles entre deux électrodes quelconques sont de valeur identique. A titre d'exemple cette valeur peut être comprise entre 40 et 200 mm. le nombre total d'électrodes montées dans les tubes de cette façon dépend de la longueur de tube ou de la puissance désirée, mais elles sont montées obligatoirement de façon successive du début à la fin du tube. On se réfèrera à la figure 1 pour les 5 exemples de tubes réalisés décrits ci-après : Nombre Exemple de tube Longueur tube Electrodes numéros d' électrodes 1) A-B 1, 2, 3 3 2) A-G l, 2, 3, 4, 5 5 3) A-D l, 2, 3, 4, 5, 6 6 4) A-E 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 8 5) A-F l, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 9 et ainsi de suite si nécessaire en respectant cette règle pour des tubes qui doivent être plus longs. Le tube est aussi muni d'un queusot (non représenté) de type habituel ce qui permet d'opérer de façon connue le pompage de l'air, de remplir l'enceinte avec un mélange gazeux et d'ajouter si nécessaire soit des éléments, soit des composés métalliques ou encore des composés organiques. A titre d'exemple le mélange gazeux peut être un mélange de gaz tel que l'argon, le néon et l'hydrogène sous une pression voisine de 20 torr. Le mercure peut être introduit à l'état d'élément ou sous forme d'halogénures. Eventuellement des composés de gallium, d' indium, de thallium, de bismuth, d'aluminium peuvent être ajoutés si l'on désire obtenir des tubes à décharge possèdant des caractéristiques particulières de rayonnement. De préférence, on remplira le tube avec les composés définis dans les brevets français déposés par la demanderesse sous les numéros : 1 423 911, 1 489 754 et l'addition n 91 171. Pour obtenir un fonctionnement normal en émetteur de rayons ultraviolets, le tube,selon l'invention, peut être branché sur du courant triphasé. le mode de branchement des électrodes sur les phases est représenté clairement par le schéna de la figure 1. n cas de tube à trois électrodes (réf. 1, 2, 3), une seule phase est relié à une électrode. Si le tube porte cinq électrodes, on relie les électrodes 1 et 4 à la première phase, les électrodes 2 et 5 à la deuxième phase et l'électrode 3 à la troisième phase. Pour un tube àsixetectrodes,on relie les électrodes 1. 2. 3. 4. 6 tomme ci- premières dessus les cinq /électrodes et on relie de plus l'électrode 6 à la troisième phase. Si le tube porte huit électrodes ,on branche les électrodes coame précEdemb ment pour six et relie, de plus, la 7ème électrode à la premiere pusse et la 8ème électrode à la deuxième phase. Un tube à neuf électrodes est branché comme celui à huit électrodes ; de plus, l'électrode 9 est branchée à la troisième phase. Le nombre d'électrodes n'est d'ailleurs nullement limité et on peut créer des tubes plus longs en respectant la règle de branchement précédente. A la sortie de chaque électrode, il est prévu un dispositif de stabilisation à self du type de ceux prévus couramment sur les lampes à décharge de type connu. Un tel tube fonctionne comme émetteur ultraviolet en fournissant un rayonnement uniforme dans la totalité de sa longueur quand la tension aux bornes de deux électrodes est réglée entre 80 et 150 V pour une tension de réseau de 220 V et entre 150 et 250 V pour une tension réseau de )80 V Dans ces cas, la valeur de l'intensité est comprise entre 4 et 10 Ampères. Le tube peut être suspendu à un plafond ou à une pièce venant du plafond grâce au culot 17 représenté sur la figure 2. Pour faciliter la fixation, on peut ménager des trous ou des passages (non représentés) dans le culot 17. Quand on compare en fonctionnement un tel tube à un tube de l'art antérieur de même longueur et meAme puissance, on constate que le tube selon l'invention reste droit tandis que l'autre, fixé seulement aux deux extrémités, se déforme (cintrage) après un temps de fonctionnement plus ou moins long mais identique pour les deux tubes. Du fait qu'un tube selon l'invention ne se déforme plus, il présente un autre avantage qui est la possibilité de le faire fonctionner à une puissance supérieure, de l'ordre de 50 à 100% par rapport au tube de l'art antérieur, le pourcentage étant en rapport avec une longueur de tube comprise entre 0,25 et 2 mètres. En général, on peut estimer qu'entre deux électrodes situées aux deux extrémités d'un tube à décharge de l'art antérieur, il existe une tension de l'ordre de 1300 Volts/mètre. Dans le présent type de tube, la tension maximum entre deux électrodes voisines est de 11 ordre de 150 V quand la tension d'alimentation du réseau est de 220 V, quel que soit la longueur du tube ou le nombre d'électrodes. Les dangers que représentent les hautes tensions sont ainsi supprimés et la sécurité vis-à-vis des personnes est considérablement accrue. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tube à décharge émetteur de rayons ultraviolets comprenant une enceinte tubulaire en silice fondue remplie au rotins d'un gaz rare, de faibles quantités de mercure, d'halogènure de mercure et d'autres composés métalliques et/ou organiques, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'électrodes qui traversent perpendiculairement la paroi du tube et qui sont alignées dans le sens de la longueur du tube, et en ce que les intervalles entre électrodes sont définis de façon que le tube produise un rayonnement uniforme quand il est alimenté en courant triphasé. 2. Tube à décharge selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes sont disposées à intervalles égaux à l'intérieur du tube. 3. Tube à décharge selon la revendication 2, caractérisé en ce que 1 'in- tervalle entre deux électrodes voisines est compris entre 40 et 200 nn; 4. Tube à décharge selon la revendication L, caractérisé en ce qu'il coaF porte trois électrodes toutea reliés à l'alimentation triphasée et devon qu'une seule phase soit reliée par électrode. 5. Tube à décharge selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il coc porte un nombre d'électrodes qui est multiple de trois et en ce que les électrodes, distantes de trois intervalles d'électrodes successifs, sont réunies à une seule et même phase de l'alimentation triphasée. 6. Tube à décharge selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il c porte un nombre d'électrodes multiple de trois plus ou moins une électrode, et en ce que les électrodes distantes de trois intervalles d'électrodes suc- cessifs sont réunies à une seule et même phase de l'alimentation triphasée. 7. Tube à décharge selon la revendication 1, caractéri en ce que la ten- sion de fonctionnerent entre daux électrodes voisines est comprise entre 80 et 150 volts quand la tension d'alimentation est de 220 volts. 8. Tube à décharge selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ten- sion de fonctioonexent entre deux électrodes voisines est comprise entre 150 et 250 volts quand li tension d'alimentation est de 380 volts. 9. Tube à décharge selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque électrode est reliée à une phase électrique par l'intermédiaire d'un dispositif d'équilibrage à self. 10. Tube à décharge selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque traversée radiale d'électrode comporte un culot servant à suspendre le tube. 11. Tube à décharge selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque électrode est composée d'une tige en tungstène dont une extrémité est entourée par une hélice à spires en tungstène sur laquelle a été frotté un mélange de poudres de thorium et de thorine en proportions égales.