Brevet FR2269196A1 — publié le 19751121

La présente invention qui concerne la fabrication des tubes à décharge a spécialement pour objet un procédé de réalisation, à l'intérieur du brûleur, des scellements de pièces métalliques lesquelles, faites d'un matériau soudable au matériau refractaire du bruleur, servent d'intermédiaires solidaires entre les électrodes de décharge et les connexions d'amenée de courant. Dans les tubes à décharge, employés de plus en plus fréquemment dans ltéclai- rage de puissance et même dans ltéelairage domestique,-ltenceinte générale du tube contient une enceinte interne étanche dans laquelle intervient la décharge. Cette enceinte est appelée bruleur. Pour supporter les températures élevées que procure la décharge, le brûleur est le plus souvent fait dfun matériau très réfractaire, quiapour émettre à l'extérieur une puissance lumineuse maximale est, dans la plupart des cas, un matériau translucide, tels les verres à haut point de fusion le quartz fondu, la silice fondue... etc.Les électrodes entre lesquelles, à l'intérieur du brûleur, intervient la décharge sont positionnées de façon rigide dans le bruleur ; elles doivent encore être reliées à des connexions d'amenée de courant pour recevoir l'alimentation électrique nécessaire à l'amorçage, et ensuite à l'entretien, de la décharge. Or les électrodes sont faites d'un matériau hautement réfractaire, tel le tungstène qui ne peut etre scellé ni aux verres durs, ni au quartz, ni à la silice. On pallie cette difficulté en faisant intervenir des pièces métalliques intermédiaires faites d'un métal ayant la propriété de se sceller aux verres durs ou a la silice fondue.En particulier, on utilise le molybdène, métal qui a la propriété de se sceller correctement aux verres durs et àla silice fondue . On fixe sur une plaquette de molybdène, d'un côté, la base de l'éleetrode de tungtène, de l'autre une extrémité de la connexion d'amenée et on opère le scellement du verre directement sur la plaquette de molybdène de manière a réaliser em une seule opération le positionnement et la fixation des électrodes de décharge et des connexions d'amenée.Comme la décharge intervient dans une atmosphère eontrlée qui peut etre un milieu de gaz inerte contenant au moins une vapeur métallique : du mercure par exemple, ou du sodium en présence d'halogénures, il est facile de prendre la précaution d'opérer le scellement sous une atmosphère neutre avant la mise en place dans le brdleur des métaux ou composés chimiques.Ainsi, toute oxydation du molybdène et des métaux des électrodes et connexions solidaires devrait théoriquement pouvoir etre évitée. Pratiquement, on aue s'aperçoit que quelles soient les pécautions prises lors du scellement en atmos- phère inerte des pièces intermédiaires métalliques dans le bruleur, il apparait un début d'oxydation lors du traitement thermique du brûleur avant remplissage. Cette oxydation reste visible sur le molybdène dans la région proche de ltextérieur du scellement. Cette oxydation s'étend souvent aussi au niveau de la connexion qui est soudé a cette plaquette. Au cours de la vie du tube à décharge ces lé- gères oxydations sont la source dreffrittement au niveau des contacts. I1 s'en suit une altération de la résistance mécanique de la connexion et de la qualité du contact électrique. Cette oxydation est une cause de limitation de la qualité du tube à décharge etXde sa durée de vie. C'est pourquoi plusieurs essais ont été poursuivis pour apporter à l'imperfection des scellements des solutions. Aucune jusqutà-présent nta paru satisfaisante. Aussi pour surmonter les difficultés que présente la réalisation d'un scellement de qualité irréprochable des électrodes et de leurs connexions dans le brû- leur d'un tube à décharge, l'invention fournit un procédé de fabrication de tubes à décharge pour réaliser à l'intérieur du brûleur des scellements de pièces n- talliques intermédiaires solidaires des électrodes faites d'un matériau qui se scelle au matériau réfractaire dudit brûleur consistant - à présouder au corps dudit bruleur au moins un prolongement formé par exemple par un tube de même matériau que le corps dudit brûleur, prolongement dont le diamètre est sensiblement inf'erieur au diamètre du corps du brûleur et dont la longueur est au moins égale à celle nécessaire pour le scellement d'au moins une pièce métallique intermédiaire précitee, - à introduire et à positionner à l'intérieur de l'ensemble formé par le corps de brûleur et son prolongement au moins une électrode de décharge une pièce me- tallique intermédiaire et une connexion solidaires entre elles, - à pratiquer sous atmosphère contrôlée, sur chaque prolongement tubulaire dans la région la plus voisine du corps dudit bruleur où se trouvent places au moins une pièce métallique intermédiaire, un scellement "matériau réfractaire-métal" entre le prolongement du brûleur et ladite pièce metallique à pratiquer un traitement thermique suivi du remplissage et à fermer ensuite le queusot de remplissage du tube. Ledit procédé etant caractéristique en ce que la longueur du prolongement a' souder au corps du brûleur est choisie au moins égale à trois fois la longueur requise pour le scellement de ladite pièce intermEdiaire audit prolongement dans la région du prolongement la plus voisine du corps du brûleur, un deuxième scellement spécial du prolongement sur lui-même est réalisé en atmosphère neutre contrôlée dans la région la plus éloignée du corps du brûleur. Lorsque après avoir complété le cycle opératoire, le brûleur se trouve définitivement fermé, l'invention présente la possibilité de supprimer le scellement spécial de la pièce intermédiaire métallique. L'invention a encore pour objet le produit industriel perfectionné obtenu par la mise en oeuvre du procédé, c'est-à-dire le bruleur de lampe à décharge dans lequel le bord externe du scellement de la pièce intermédiaire a été sectionne postérieurement à sa réalisation. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'a titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure unique représente la vue en perspective d'un brûleur en matériau transparent fait selon l'invention. Le bruleur comprend un corps de brûleur 1, tubulaire muni de deux prolongements latéraux. On distingue à droite et à gauche du corps 1 les prolongements 2 2' latéraux. Ils sont faits ici du même matériau transparent hautement réfractaire que le corps 1. Le diamètre de ces prolongements est inférieur à celui du corps. Le matériau réfractaire commun est par exemple du verre de silice Le corps de brûleur débouche encore sur un queusot 4. les assemblages d'une part des deux prolongements et d'autre part du queusot au corps du brûleur 1 ont été réalisés selon une technique classique de soudure opérée lorsque le verre de silice est en état de fusion pâteuse qui permet son façonnage. La température nécessitée est de l'ordre de 11000 à 12000C. La soudure du corps 1 au prolongement 2, a été réalisez en bout dans la région 3 ; symétriquement pour l'autre prolongement elle a été opérée en 3' ou elle demeure visible sur le brûleur scellé. Selon l'invention, la longueur prévue pour chacun des prolongements 2 et 2' est d'une dimension beaucoup plus importante que celle prévue par le passé.Si on désigne par t la longueur néces- saire pour effectuer le scellement par pressage des pièces intermédiaires 7 et 8 sur lesquelles sont soudées d'une partl'électrode-prineipale 5 et ltélectrode auxiliaire 6, d'autre part, les connexions d'amen'ee 9 et 10 auxdites électrodes, on doit prévoir une longueur L au moins trois fois égale à la longueur Chacun des prolongements 2 et 2' comprend à son tour quatre parties bien différencides, visibles sur la figure. A partir de la soudure 3 au corps du brûleur, une première région 21 dans laquelle le tube a été aplati en scellement pressé sur les pièces intermédiaires métalliques 7 et 8.Ces pièces sont faites d'un métal se scellant bien au verre de silice, par exemple le molybdène. connexion La pièce 7 est intermédiaire entre l'électrode principale de décharge 5 et la r d'alimentation 9 de cette électrode, la pièce 8 est intermédiaire entre ltélec- trode auxiliaire 6 et la connexion d'amenée 10 de cette électrode. Les extrémi -tés libres des connexions 9 et 10 se trouvent situées dans la deuxième région 22 du prolongement 2. Dans cette région le tube 2 a conservé sa forme tubulaire initiale. La troisième région 23 qui lui fait suite a été aplatie en forpe de scellement pressé sous gaz neutre ; mais ici le tube a été fermé sur lui-même et le scellement est un scellement de verre de silice sans incision étrangère. Enfin, la quatrième région 24 qui conserve la forme tubulaire initiale reste non u ilisée. La meme distribution des régions, des scellements et des formes tubulaires conservées se reproduit sur le prolongement symétrique 2'. Le brû- leur de la figure admet en effet pour plan de symétrie le plan médian perpendiculaire à la génératrice du corps de brûleur 1 dont la trace sur la figure est AA'. Le procédé selon l'invention est le suivant Dans une première opération, on soude en bout, de chaque côté en 3 et 3' du tube 1 formant le corps du brûleur un prolongement (2,2'). Ces prolongements sont caractérisés en ce qu'ils sont prélevés sur un tube de verre de silice et ont chacun une longueur L au moins égale à trois fois la longueur 1 nécessaire au scellement des pièces intermédiaires. On soude le queusot 4 au corps du brûleur 1. On porte l'ensemble ainsi formé sur la machine à pincer le quartz.On enfile dans les prolognements et le corps du brûleur les sous-ensembles formés par les séquences "é le ctrode-pièce intermé di aire-connexion" préalablement soudée s entre elles de manière à les rendre solidaires mécaniquement et électriquement. On positionne ces sous-ensembles et on opère leur scellement sous un gaz neutre tel l'argon, par pressage en pincement à chaud du tube, 2 sur les pièces intermédiaires de molybdène, telles les pièces 7 et 8 de la figure 1. On obtient ainsi le scellement pressé 21 selon la technique usuelle. Les connexions 9, 9', 10'émergent du bord externe 25 de ce premier scellement. Selon l'invention, on ménage ensuite, en maintenant l'ensemble ainsi monté sous atmosphère inerte sur la machine à pincer, un deuxième scellement du prolongement 2 sur lui-meme. Ce deuxième scellement est pratiqué dans la région d'extrémité 23 du prolongement 2 à l'exclusion de toute insertion de pièce métallique. Le tube prolongement 2- peut, ou non, depasser le scellement 23 comme on le voit en 24. Au cas où les connexions métalliques 9,9', 10 sont d'une longueur dépassant la longueur de la partie tubulaire 22, qui n'est intéressée par aucun scellement, il est aise de replier l'une ou l'autre de ces connexions sur elle-meme, comme cela est illustré en 11 sur la figure unique ; cette précaution est prise pour éviter toute interrerence avec la partie pincée 23. On répète sur le deuxième prolongement 2' les mêmes opérations de premier scellement, de repliement éventuel de la connexion métallique 9' et le deuxième scellement dans la région d'extrémité 23'. On retire ensuite le tube monte complet (qui se présente sous l'aspect illustré sur la figure 1) de la machine A pincer le quartz. On le porte sur une station de pompage. Sur cette station, il subira d'abord un étuvage sur pompe, puis les opérations de remplissage pour son chargement et enfin la mise en atmosphère contrôlée. De telles opérations sont usuelles et ne nécessitent pas d'explication nouvelle. Il convient de remarquer que dans cette étape de fabrication, les scellements des pièces intermé- du aires des brûleurs préparés dans le passé subissaient une contamination par oxydation au cours de l'étuvage. Alors que préparés selon l'invention, les brû- leurs franchissent cette étape de leur fabrication sans aucune atteinte préju- diciable. Il est facile de comprendre que les scellements 23, 23' constituent des scellements de garde grâce auxquels les premiers scellements, tels 21 sont constasment abrités de tout risque de contamination entant maintenus sous le gaz inerte contenu dans la partie 22 du prolongement. Le brûleur rempli est fermé par fermeture du queusot 4. Il est facile de dégager ensuite les connexions d'amenée, telles 9, 9', 10 en sectionnant le verre de silice au niveau du bord externe 25 du premier scellement des pièces intermédiaires qui forme l'intersection de la première et de la deuxième région du prolongement du bruleur. Au cas, où les connexions ont dû être repliées, on les déplie. La forme finale du bruleur fait selon l'invention est pratiquement semblable à celle d'un brûleur classique obtenu selon le procédé usuel. Seul l'endroit sectionné au bord externe du premier scellement en 25 reste reconnaissable et permet de signaler la mise en application du procédé. Les avantages du procédé sont considérables. De cette façon, les scellements metal-verre ont été totalement protégés de toute atmosphère oxydante au cours du traitement thermique avant remplissage. Il sont d'excellente qualité et leur durée de vie est prolongée. La fiabilité des contacts électriques est remarquable. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVEND I CAT IONS 1. Procédé de fabrication de bruleur de tubes à décharge pour réaliser à l'intérieur du brûleur les scellements de pièces métalliques faites d1un maté riau se scellant au matériau réfractaire du bruleur servant d'intermdiaires solidaires entre les électrodes de décharge et les connexions d'amenée, procédé consistant - à présouder au corps dudit brûleur au moins un prolongement formé par exemple par un tube de même matériau que le corps du brûleur, dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre du corps et la longueur t au moins égale à la longueur nécessitée pour y ménager le scellement de la ou des pièces intermédiaires précitées - à introduire et positionner à l'intérieur de l'ensemble formé par le corps de bruleur et son prolongement des sous-ensembles métalliques comprenant au moins une électrode de décharge, une pièce métallique intermédiaire et une connexion solidaires entre elles - à pratiquer sous atmosphère contrôlée, sur chacun desdits prolongements tubulaires dans la région la plus voisine du corps dudit brûleur (où sont placées les pièces intermédaires) un scellement du métal des dites pièces intermédiaires dans le matériau réfractaire du prolongement, procédé earaetérisé en ce que - la longueur du tube à souder pour former chacun des prolongements du bruleur est choisie au moins égale à trois fois la longueur t requise pour le scellement desdites pièces intermédiaires, - les électrodes de décharge, les pièces intermédiaires et les connexions solidaires ayant été préalablement introduites positionnées et Scellées par un premier scellement, un deuxième scellement spécial est pratiqué, sous atmosphère neutre contrôlée, sur chacun des prolongements dans la région la plus éloignée du corps du brûleur de manière à assurer la fermeture en bout desdits prolongements, -et en ce qu'après ledit deuxième scellement, les opérations d'étuvage) de pom de de de changement et /mise en atmosphère contrôlée entant intervenues et le queusot ayant été fermé, chacun desdits prolongements est finalement sectionné au ras du bord externe du premier scellement des pièces métalliques de manière à éliminer) sur le bruleur fini, le deuxième scellement spécial précité. 2. Le tube à décharge comportant un bruleur réalisé conformément au procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un prolongement sectionné au niveau du bord externe du premier scellement des pièces inter médiaires, lequel bord est adjacent tant à la région du prolongement occupée par ledit scellement, dite première région, qu'a la deuxième région libre de scellement.