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MEMOIRE DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI d'UNE DEMANDE
DE BREVET d'INVENTION PERFECTIONNEMENTS AUX HORLOGES A ENTRETIEN ELECTRIQUE
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#;# ;# :# :# ;# ;#;-.;# ; ;# ;# ;# ;# ;# :- :# ;# L'invention se rapporte à des perfectionnements aux horloges à entretien électrique du mouvement du balancier,
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particulièrement à celles dont le balancier constitue, en totalité ou en partie, l'armature d'un électro-aimant.
Elle a pour but de. permettre la réalisation de telles horloges d'une manière particulièrement simple; et économique
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et de lui assurer un bon rendement éleotro-magnétigue.
Elle consiste principalement, dans dentelles horloges, à disposer le contact d'entretien, sous la dépendance du
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mouvement, du 'balancier, de manière te Ile'que f ce contact soit toujours fermé à la'position d'arrêt.
' ' . ) , ' , t < > i " ( Elle consiste encore, dans de telles horloges, en oertalno perfectionnements et procédés de fabrication' qui' seront précisés ci-après:
Les figures I et II du dessin représentent un mouvement
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d'horloge électrique réalisé oonforniôneot à l'invention.
La figure III représente un électro-aimant d'entretien dans deux'de ses phases d'exécution. !
La figure IV représente sous forme développéela système d'entraînement du rouage par le balancier.
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Les figures V et VI représentent deux variantes d'exé- cution des contacts d'entretien
Il est déjà connu d'entretenir le mouvement d'un balancier d'horloge par l'action d'un électro-aimant. - On connaît déjà en particulier des horloges, à balancier circulaire par exemple, dans lesquelles oe balancier constitue (en totalité ou en partie) l'armature d'un électro-ainant. - Ce type d'horloge possède, en géniéral, un mauvais rendement électromagnétique; de plus, le contact d'entretien nécessite une première impulsion du balancier; elles présentent enfin certains inconvénients que l'invention permet de réduire ou de supprimer.
Les éléments caractéristiques de l'invention sont précisés ci-dessous, mais il est bien entendu que, si les caractéristiques suivantes peuvent être atantageusement employées toutes ensemble, elles peuvent l'être également partiellement sans sortir .des limites de l'invention. a) L'électro aimant d'entretien comporte des pièces polaires relativement développées enveloppant en partie l'armature tournante, de manière à augmenter le plus possible la section de l'entrefer par rapport à celle du fer du circuit magnétique.
Le calcul montre, en effet-, que, pour-les inductions réalisées, la réluctance du circuit magnétique est principalement due à l'entrefer. -. or, il importe, piur obtenir le meilleur rendement électro-magnétique, de constituer un circuit magnétique déformable de perméanoe aussi variable que possible*
Ces conditions sont réalisées dans l'invention en disposant l'armature mobile de manière telle qu'a l'arrêtrelle soit relativement éloignée des pièces polaires et que, pour la position de rupture du courant, la perméanoe soit aussi grande que possible b) Les pièces polaires sont disposées de manière telle, par rapport à l'armature tournante,
que les efforts qu'elles produi- sent sur cette armature tendent à se détruire aussi bien perpen- dioulairement à l'axe, que suivant l'axe. - Les pièces polaires sont par exemple disposées de part et d'autre suivant un diamètre de l'armature et sont de plus symétriques par rapport au plan
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decette armatrue. - Cette disposition permet de réduire au minimum les réactions sur le? pivota et l'usure de. ces derniers.
Les pièces polaires en fer doux servent en même temps ' comme entretoises du* mouvement et sont par exemple entaillées. pour laisser .passer le* 'balancier et,- au besoin, le spiral. d) La longueur, du bobinage de l' électro-aimant est aussi grande que possible, ou égard à l'emplacement disponible.
Le calculmontre, en effet, que pour obtenir le plus grand nombre d'ampères-tours possible'tout en.utilisant qu'une faible quantité d'énergie électrique, il est avantageons d'allonger le circuit magnétique bobiné. e) Le circuit magnétique est feuilleté en partie ou en totalité pour diminuer les pertes au moment de l'établissement ou de la rupture du courant. f) La constante de temps, systématiquement élevée du circuit est mise à profit pour permettre l'entretien du balancier.
Si l'on veut réaliser une mise en marche automatique du mouvement, on est conduit en effet à disposer le contact symé- triquement par rapport à la position d'équilibre de ce balancier.
Dans ces conditions, le contact se ferme en fonctionnement normal avant le passage par la position d'équilibre; il peut même être complètement symétrique par rapport à cette position, comme c'est le cas fig. I & II, sans empêcher l'entretien, qui paraît devoir être nul dans ce dernier cas, l'axe d'impulsion négative étant égal à l'arc d'impulsion positive.
Le calcul montre, en effet, que la constante de temps du circuit peut être rendue telle qu'elle soit de même ordre de grandeur que le temps de passage du balancier dans l'arc d'im- pulsion négative. - Dans ces conditions, le travail négatif qui est proportionnel au carré de l'intensité, est très faible par rapport au travail positif.
Toute disposition.permettant d'augmenter la constante de temps ¯du circuit;. peut-être employée dans le, but précisé ci- dessus comme, par exemple, l'adjonction d'une self auxiliaire en série ou encore d'une bague ou d'un bobinage en court-circuit
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sur le noyau magnétique* g) Un condensateur avec ou sans résistance en série est con- necté aux bornes du contact d'entretien dans le but d'une part, comme connu. de supprimer ou d'atténuer les étincelles de rup- tore à ce contact et d'autre part, comme résultat nouveau, d'aug- menter le rendement de l'électro-aimant moteur.
L'expérience montre, en effet, qu'un condensateur ainsi branché fait non seulement disparaître les étincelles de rupt, mais encore procure un accroissement notable de l'amplitude du balancier, ce qui diminue la consommation de courant électrique*
Ce résultat s'explique par ce fait que la self de l'éectro et le condensateur forment un circuit oscillant et que l'énergie électrocinétique accumulée dans l'électro au moment de la rupture, oscille entre cet éleotro et le condensateur. - Comme l'attraction sur l'armature ne dépend pas du sens du courant, les charges électriques circulant plusieurs fois en sens inverse sont utili- sées au mieux pour la production d'énergie mécanique.
- L'ampli- tude du balancier se trouvait augmentée de ce fait, le temps de passage du courant est diminué et par suite, la consommation en courant électrique. h) L'électro aimant est réalisé suivant "d" et "e",de la manière exposée ci-dessous et représentée figure III,par un noyau de fer de section relativement faible, mais de grande longueur, constitué, par exemple, par un paquet de bandes de tôle. - Ce noyau est bobiné à l'état droit, ce qui est facile, puis cintré, de préfé- rence après paraffinage, de manière à fermer les extrémités sur les pièces polaires. - On réalise ainsi, d'une manière particu- lièrement économique, un électro-aimant très allongé en utilisant au mieux l'encombrement disponible dans le mouvement, générale- ment de forme circulaire.
Ce procédé nouveau de construction pourrait être utilisé avantageusement dans d'autres appareils éleotro-magnétiques auquel cas il devrait être considéré comme faisant partie de l'invention.
L'expérience montre qu'un mouvement d'horloge tel que celui
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représenté figure I & II se met en marche automatiquement, est CI 1 un fonctionnement très simple et très sur, d'une fabrication parti- culièrement économique et d'un bon rendement électromagnétique.
A ce dernier point de vue, il est connu que dans tout électro-aimant à circuit magnétique déformable, l'énergie élec- trique qui n'est pas dissipée en chaleur se tranforme en parties égales en énergie mécanique et en énergie d'aimantation du fer.
Le rendement est de ce fait limité à 50 % et est en général beaucoup plus faible.
Dans l'invention, le rendement est augmenté d'une part grâce à la brusque variation du flux qui provoque une force oontrélectromotri ce importante, et par l'effet du condensateur d'autre part,qui permet d'utiliser une grande partie de l'éner- gie éleotrooimétique.
.Les figures I et II représentent une horloge à entretien électrique, réalisée conformément à 1 'invention* ou se trouvent les caractéristiques précédentes, mais il] est'bien entendu que l'invention ne se limite pas à l'emploi unique de toutes ces caractéristiques; mais comprend toutes les combinaisons d'une ou plusieurs d'entre-elles.
Le mouvement est compris entre deux platinée 1 & a entre- toisées, suivant "C."par les 'deux pièces polaires 3 & 4 et par une troisième entretoise 5.
Le balancier 6 en fer doux est, suivant "B", placé symétri- quement par rapport à 3 & 4 et porte deux entailles 7 & 8 qui, dans la position moyenne du balancier, se trouvent en faoe des pièces polaires 3 & 4.
Le balancier 6 est monté sur un axe 9 qui peut tourner li- brement entre deux vis 10 & 11 munies avantageusement de pierres dures.- Il porte la virole 12 du spiral 13 et une broche de contact 14, en métal précieux, de préférence.
Sur un support isolé de la platine est fixée une lame ressort 15 terminée par un fil 15 a,de métal précieux.
L'axe du balancier porte encore une double bague 16 qui attaque la roue 17, premier mobile du rodage, suivant le mécanisme
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représenté figure IV et expliqua plus loin.
Cette roue commande, par vis sans fin par exemple, le reste du rouage représenté sur la figure par la vis 18 et la roue 19, le pignon 20 et la roue de centre 21 montée à friction sur l'arbre de centre 22.- La minuterie, analogue à celle des montres, n'est pas représentée pour ne pas surcharger le dessin.
L'électro-amiant représenté en 23 est réalisé suivant (h) se compose du noyau 24, fixé aux pièces polaires 3 & 4 et recou- vert d'un 'bobinage approprié 25 dont une extrémité est réunie à la lame de contact Ils et l'autre à une source de courant dont l'autre pôle est à la masse du mouvement.
La double bague 16 d'entraînement du rouagt représentée développée figure III, porte deux rampes 26 et 27 obtenues, par exemple, par détonation, après sciage, d'une partie de cha- cune des joues de la bague 16.
Dans la position d'arrêt, la broche de contact 14 vient en contact avec le fil 15 a mais le balancier se trouve toujours dans une position légèrement dissymétrique par rapport aux pièces polaires 3 & 4. - Au moment ou l'on ferme le circuit, le balancier se trouve attiré par les pièces polaires les plus rapprochées et commence par effectuer une ou plusieurs petites oscillations jsuqu'à ce que la broche 14 fasse suffisamment fléchir le ressort 15 et passe de l'autre coté par rapport à la position moyenne. - Le fonctionnement normal commence clore, le contact se fermant dans chaque sens du mouvement du balancier, de part et d'autre de la position d'équilibre.
Comma il a été expliqué plus haut , grâce a la constante de temps du circuit, il en résulte ,un travail positif prédominant, d'autant plus que l'amplitude s'accroît. pendant les oscillations du balancier, les rampes 26 & 27 de la double bague 16 attaquent à tour de rôle les dents de la roue 17 et font tourner cette dernière.
Après chaque déplacement, la roue d'échappement est main- tenue en place, tantôt par une de ses dents qui reste engagée entre les deux joues de la bague 16, tant8t par cette bague
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elle-même qui N'engage entre doux dent. de la roue 17,, - On se
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rend compte- que cette oommande- oorrespond à l'échappement employé ! .. 4 ....... t ' - dans les métronomes mais .fonctionna en sens inverse.
Les joues de la bague'et les rampes pourraient être taillées sur l'axe même du 'balancier, mais la forme de réalisation repré- sentée est d'une exécution particulièrement simple.
L'axe de la roue 17 commande ensuite l'arbre au centre par un train réducteur convenable, tel que celui représenté et qui comprend une vis sans fin 88, une roue -29, un pignon 30 et la roue de centre montée à friction.
Le contact d'entretien peut être réalisé encore de la manière représentée figure V ou la paillette 15 a est dirigée suivant l'axe du balancier sans. atteindre cet axe.
Dans la position d'arrêt, la broche de contact 14 vient s'appuyer d'un côté ou de l'autre de la paillette 15 a et le balancier se trouve donc dans une position dissymétrique par rapport aux pièces polaires 3 & 4, ce qui permet le départ.
Dans le fonctionnement normal, le contact se ferme un peu avant le passage par la position d'équilibre et se coupe un peu avant ,la fin de l'engagement complet du balancier entre les pièces polaires.
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; L'expérience' montre qu' il y a intérêt ' a ! amortir ! rapidement les oscillations de la lane de contact 15 qui vibre toujours après avoir été libérée par la 'broche 14; ce résultat peut être " obtenu par l'un des artifices suivants :
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La lame ressort est pincée dans une ga me 'amortissante en caoutchouc par exemple. - La lame ressort est munie d'une palette légère, mais de grande surface qui amortit rapidement les vibra-
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tions par frottement sur lta4T. - La lame ressort 15 est fr6in66.,, par un autre ressort 15 b par exemple, qui appuie sur lui.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le contact d'entretien représenté figure' 71 comporte encore'une lame de con- tant 15 terminée par une paillette 15 a, mais cette paillette est isolée sur une de ses. faces (à moins que ce ne.soit la goupille 14) de telle manière que le contact ne se produise que pour un sens
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de déplacement du balancier. - Il y a alors int6rgt à ne-pas diri- (ger
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la paillette de contact vers l'axe du 'balancier' :!e-p\Ï46t d'une manière dissymétrique, comme représenté sur la figure.