6 - Etuvage et accessoires

Etuvage...

Tous les livres sur le soufflage du verre insistent sur la nécessité de contrôler le refroidissement du verre qui vient d'être porté à la température très élevée imposée par le façonnage de l'objet... D'où le passage à la "flamme molle", ou "éclairante", avec production d'une couche de noir de fumée, ceci étant censé protéger le verre d'un trop gros choc thermique. Sous cet aspect le "Propane" dépose nettement plus de résidus que le gaz naturel qui a remplacé l'ancien "Gaz de Ville" dans les canalisations citadines... Le succès de cette opération dépend beaucoup de l'expérience de celui qui la réalise... position dans la flamme... durée... Malgré cela il risque de subsister des zones avec des tensions internes qui vont, tôt ou tard, se rappeler à notre bon souvenir... de préférence au cours du chauffage demandé par l'opération suivante... clic... ! ... Ceci étant plus à redouter dans notre cas où l'emploi du verre sodo-calcique (au plomb, ou cristal si vous préférez...) ne facilite pas les choses. Le verre borosilicate ou autre "Pyrex" ne nous concernant pas...

Pour éliminer ces tensions résiduelles le remède est connu : placer l'objet dans un four et amener la température au point dit de "recuisson" pour ensuite revenir lentement à la température ambiante... Dans notre cas, les objets à recuire étant toujours d'épaisseur faible, une montée à 450 degrés en 20 minutes, suivie d'un retour à la normale en une heure donne de bons résultats. A ce stade de notre projet il est évident que le chauffage par des résistances électriques sera la solution logique, en particulier sous l'angle de la régulation de température, ceci n'étant pas très évident avec une flamme quel qu'en soit le mode d'action.

Un autre emploi, très important, de ce four se trouve dans l'élimination des gaz occlus dans le verre de l'ampoule, au moment du pompage du tube avant sa fermeture.

Dans la multitude des résistances chauffantes il en existe qui sont spécialement prévues pour générer des infra-rouges longs (3 a 10 microns) ceci correspondant bien à notre cas.

Elles sont réalisées sous forme de plaquettes rayonnant directement les calories, sans passer par l'intermédiaire d'un diffuseur massif chargé de répartir les dites calories.

Un réflecteur incorporé améliore le rendement en limitant le rayonnement indésirable de la face arrière de la plaquette. De plus elles existent en version plate ou courbe, ce dernier type conduisant logiquement au groupement de plusieurs éléments en un cercle au centre duquel sera placé l'objet à traiter. Dernier perfectionnement elles peuvent s'obtenir avec un thermo-couple incorporé (type J ou K) bien pratique pour suivre l'évolution de la température...

Ce qui précède, suivi d'un peu de travail de tôlerie, nous donne l'étuve montrée ci-dessous.


étuve

ouverte

Réalisé en feuille d'aluminium 15/10ème le boîtier fait 140 mm de haut pour un diamètre de 130 mm et comporte quatre résistances de 125 watts, dont une munie d'un thermo-couple.

La sonde d'un thermomètre digital placée au centre de l'enceinte, et remplaçant le temps des essais les objets a recuire, met en évidence un point assez intéressant : la température obtenue au foyer des quatre résistances est sensiblement plus élevée que celle mesurée au sein même de la résistance munie d'une sonde ; et ce d'environ 11% dans la zone qui nous intéresse, à savoir 350 a 500 degrés. Cette dernière température étant déjà susceptible de voir le verre se déformer sous son propre poids, nous évitons ce désagrément au moyen d'un régulateur pilotant le bloc des résistances par l'intermédiaire d'un "triac".

  A l'usage cette étuve remplit parfaitement sa fonction, une fois la température de recuit atteinte, il suffit de couper l'alimentation pour revenir à l'ambiance en une heure, l'inertie thermique du boîtier procurant une diminution régulière de la température.




Coupure du verre...

Au chapitre des accessoires qui simplifient notre travail ont trouve le "fil à couper... le verre"

Couper un long tube de verre pour en obtenir de petits morceaux est une opération de base du travail du verre, une entaille à la périphérie du tube provoque une amorce de rupture, suivie d'un effort bien contrôlé qui provoque la séparation des deux parties... Néanmoins, nous avons subi quelques déboires avec des tubes de 3 mètres de long, diamètre 25 mm dont la manipulation n'est pas sans risques au moment de la cassure...

La solution consiste à obtenir cette rupture suite à la dilatation locale du verre, chauffé par un fil de nickel parcouru par un fort courant : après avoir, comme habituellement, légèrement entaillé le verre sur son diamètre, le fil est positionné sur l'entaille, chauffé quelques instants avant d'entendre le petit "clic" annonçant le succès de l'opération.

Le matériel à mettre en oeuvre est on ne peut plus simple : premièrement une pince portant le fil qui entoure et serre (modérément) le tube, cette pince doit être isolante pour recevoir les arrivées du courant... nos premiers essais utilisaient une pince à linge... Enfin le transformateur qui délivrera un ou deux volts avec une intensité pouvant porter au rouge un fil de nickel diamètre 0,7 mm. En fait, dans la réalité, le fil ne doit pas être amené au rouge car, à ce moment il devient trop malléable, s'allonge, et ne peut être serré contre le tube. Au contraire, un interrupteur sur le primaire du transformateur permettra de doser le courant par petites impulsions, ceci en fonction du diamètre, pour obtenir la coupure du tube.


pince

transfo



Culot...

Bien que cet accessoire amène des pertes ou capacités parasites, il est indispensable en cas d'utilisation de la lampe sur les anciens postes... La réalisation de son moule a été une récréation après plus de quarante ans passés a concevoir, réaliser, utiliser, plusieurs milliers d'outillages pour le moulage des matières plastiques les plus diverses... L'affaire fut faite en quarante huit heures... chrono...

On trouvera ci-dessous quelques échantillons des deux tailles obtenues, la plus grande étant destinée au remplacement des culots de lampes anciennes.


échantillons

Ultime coquetterie (?) les broches fendues réalisant les connexions sont maintenues par un filetage au pas de 0,60 mm... l'ancien standard SI, ceci pour rester dans l'air du temps.




Amélioration de la rigidité des élements internes

Si le filament est, par obligation ,maintenu à ses deux extrémités, il n'en va pas de même pour la grille qui peut être fixée en un seul point. Dans ce cas le tire bouchon ainsi réalisé a toutes chances de se déplacer sous l'effet des vibrations (effet microphonique) ou pire encore de venir toucher le filament... ceci sans parler des déformations dues à la proximité du filament et de la plaque qui dégagent de nombreuses calories. Donc la fixation aux deux extrémités s'impose... Nous avons déjà évoqué le cas où la grille servait d'émetteur d'électrons au cours du dégazage d'un tube à filament trop fin pour supporter une surcharge importante. Dans notre cas, divers essais avec le tube démontable montrent qu'il suffit de bombarder la grille avec 50 mA sous 350 volts pour la dégazer.

Pour rigidifier la grille elle est raccordée au montant du haut du filament, ceci à travers une perle isolante munie de deux fils de liaison. De cette manière la paire filament/grille sera rendue solidaire, les deux électrodes conservant leur position relative, même en cas de déplacement de la tige alimentant le filament, au demeurant assez solide vu son diamètre.

La réalisation de cette perle (en fait un tube un peu allongé) est des plus simples : un capillaire diamètre extérieur un à deux millimètres sera étiré a partir d'un tube de petit diamètre (les queusots de lampes d'éclairage hors service sont parfaits dans l'emploi). Un petit tronçon d'environ 5 mm sera muni de deux fils de nickel diamètre 0,5 mm et chauffé pour se rétreindre et emprisonner les deux tiges... Quelques remarques : les extrémités des tiges seront aplaties ou mieux obtenues avec une boucle miniature pour conserver un maximum de rigidité. Les fils seront protégés de la flamme par des tubes de cuivre venant au ras du tube de verre avant rétreint. Enfin le mélange air/gaz sera bien réglé afin de ne pas noircir le verre qui doit rester transparent... Quelques mesures sur diverses perles ont montré qu'elles supportent une tension de 500 volts, la capacité entre fils étant de 0,3 pF à 5 MHz.


perle



complément du 06/10/2005

Quelques modifications du modèle originel...

Le désir d'obtenir des tubes aussi "durs" que possible, donc bien vidés, pour supporter les centaines de volts appliqués à la plaque a soulevé un problème du coté de la grille...

Son dégazage par bombardement électronique amène une élévation de température qui se propage, via le fil de liaison, à la perle de verre assurant le positionnement de ladite grille.

Le verre de la perle peut aisément arriver à une température où sa résistance ohmique diminue, ceci le faisant de plus en plus ressembler à une résistance conventionnelle.

A ce moment il existe entre les deux extrémités de la perle une différence de potentiel de quelques centaines de volts et la situation va devenir rapidement catastrophique... le verre produisant, de son côté, des calories additionnelles DANS le verre. Finalement il passe au rouge vif et devient incandescent pour finir par se volatiliser si l'on ne coupe pas la tension produisant ce joli feu d'artifices.

La solution semble évidente et consiste à limiter fortement la puissance appliquée à la grille, donc la température... Toutefois, au vu des divers éléments en cause, rien n'assure que la grille sera purgée correctement ; ceci donnant néanmoins des tubes parfaitement utilisables avec les tensions habituelles de la TM, soit 40 ou 80 volts sur la plaque.

Une autre approche consiste à placer un shunt thermique ou autre "radiateur" entre la grille et la perle de verre, mais ceci est, en pratique, très délicat à mettre en oeuvre, l'espace étant bien limité dans la zone ou co-existent la grille et le filament. Toutefois un radiateur est utilisé en partie haute du filament pour limiter l'échauffement du ressort compensant sa dilatation...


partie haute

Compte tenu d'un autre problème que nous allons évoquer, la solution a été de... supprimer la perle de verre... A l'opposé, en partie basse du tube, la fixation du filament et de la grille s'effectue très simplement par soudure sur les fils des traversées, avec interposition d'une petite lamelle de nickel qui réalise l'interface entre les éléments. Mais cette simplicité est contrebalancée par le problème du centrage du filament vis-à-vis de la grille ; cette délicate opération se réalisant par pliage/déformation des petites lamelles évoquées ci-dessus, ainsi que du fil des traversées dépassant le verre du pied, ce qui est assez hasardeux et fait courir un risque de fêlures au verre... Au final, nous employons des lamelles de liaisons, non plus droites, mais en forme de U qui sont aisément modifiables pour obtenir la concentricité souhaitée. En ce qui concerne la grille, elle est fixée à ses deux extrémités sur une tige en nickel de diamètre 0,7 mm qui lui donne une bonne rigidité, la partie basse de l'ensemble étant à nouveau munie du pliage en U autorisant un ajustage précis de la position. Dans ces conditions le dégazage de la grille ne pose plus de problème...


partie basse

En théorie un effet "d'îlot", dû à la présence de la tige qui fait écran au libre passage des électrons, est à prendre en compte (évoqué par R. CHAMPEIX dans le tome 2 de son livre sur la réalisation des tubes électroniques)... Dans la réalité ceci n'est guère à craindre sur nos tubes dont les pentes et coefficient d'amplification sont des plus modestes.

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