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Perfectionnements aux thermostats. cette invention se rapporte aux interrupteurs thermiques et elle a pour objet un interrupteur thermique de dimensions réduites et de prix peu élevé, susceptible d'être actionné par de très faibles changements de température et capable néan- moins de couper des courants relativement intenses, alterna- tifs ou pulsatoires.
Beaucoup d'interrupteurs thermiques agissent sous l'effet de très faibles changements de température, mais ils sont généralement encombrants et coûteux en raison de la nécessité obten es déplacements relativement grands de certains
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contacts, et en outre ils ne peuvent habituellement pas être aménagés pour couper des courants de grande intensité.
En conséquence, ils sont habituellement combines avec des relais ou des interrupteurs électromagnétiques, ce qui leur permet de n'agir que sur un circuit de commande auxiliaire ou très ré- duit, le relais ou le commutateur électromagnétique agissant sur le circuit principale
Il est habituellement admis que la rupture de circuits électriques nécessite une ouverture relativement grande des contacts afin d'allonger l'arc ou chemin de vapeur métallique d'une quantité suffisante pour rompre le circuit, et cette mé- thode admise pour la rupture des circuits a fait de la com- mande thermique des interrupteurs un problème difficile à cause des mouvements relativement réduits de la matière sous l'action de faibles changements de température.
La présente invention procure un dispositif au moyen du- quel des courants alternatifs et pulsatoires peuvent être interrompus moyennant de très faibles déplacements des con- tacts, en profitant du passage du courant par la valeur zéro et en ne coupant le circuit qu'à un moment où il n'y passe pas de courant. De cette manière, on simplifie considérable- ment tout le problème de la construction des interrupteurs thermiques.
La quantité d'énergie dans un arc dépend 4e la longueur de ce dernier. A moins que l'on n'évite un arc de grande longueur les contacts brûlent dans une forte mesure, mais si l'on maintient l'énergie d'un arc à une valeur très faible en li- mitant la longueur de l'arc, les contacts ne brûlent alors que peu, La présente invention n'a pas seulement pour objet de maintenir l'énergie de l'arc à une valeur minimum, mais elle a également pour but de ne faire persister l'arc que
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pendant un espace de temps très court, et l'on a trouvé que non seulement il est possible de couper les courants du cir- cuit principal directement aux contacts sensibles à l'action thermique, mais que.ces contacts ont une durée beaucoup plus longue que d'autres contacts d'interrupteurs thermiques agis- sant sur des courants de relais seulement.
En outre, la for- mation de l'arc à proximité d'un organe dilatable thermique- ment est maintenue à un minimum, ce qui est désirable si l'on veut éviter un chauffage local qui peut affecter l'exactitude de l'instrument.
L'interrupteur thermique suivant la présente invention, qui est du type dans lequel un aimant (permanent ou électrique) est employé pour effectuer la fermeture et l'ouverture de contacts, est pourvu (1) d'un dispositif à l'aide duquel les contacts ne peuvent être séparés que d'une quantité excessi- vement faible, (2) d'un dispositif au moyen duquel cette faible ouverture des contacts est complètement réalisée dans un espace de temps en fonction de la périodicité ou de la vitesse de pulsation du courant et de préférence aussi (3) de contacts faits d'une matière qui ne s'oxyde pas ou dont l'oxyde présente une faible résistivité électrique et qui possède une haute conductibilité thermique et une masse suf- fisante pour absorber l'énergie thermique développée dans l'arc sans provoquer une élévation appréciable de température des contacts.
Ces dispositions permettent de couper des courants re- lativement intenses en profitant de la période zéro des cou- rants alternatifs ou des courants continus pulsatoires. On peut facilement obtenir que la pulsation se produise au mo- ment de la rupture du circuit, en employant par exemple un condensateur, d'une manière connue.
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On-peut montrer au moyen d'un graphique d'oscillographe qu'avec les interrupteurs suivant l'invention, l'interruption du circuit se produit toujours au moment où. le courant atteint sa valeur zéro, c'est-à-dire lorsqu'il ne passe aucun courant.
Dans un interrupteur qui est arrangé de manikre à s'ouvrir très rapidement il est possible, lors de la rupture d'un cir- cuit à courant alternatif, d'étirer un arc de grande longueur si les contacts commencent à s'ouvrir lorsque le courant va- riable présente son amplitude maximum et se meuvent à une grande vitesse sur une longue distance. Aussitôt cet arc éta- bli, la chute du courant jusqu'au zéro n'élimine pas néces- sairement l'arc, étant donné que de l'énergie peut avoir été amenée aux taches de métal fondu formées sur les contacts (la vapeut de de métal fondu formant l'arc) en trop grande quan- tité pour pouvoir être refroidie assez rapidement par conduc- tion à la masse des contacts.
On verra ainsi que si, comme dans la présente invention, l'ouverture des contacts est strictement limitée, l'énergie de l'arc est également limitée et il est possible de refroidir le métal fondu pendant la période zéro par conduction de chaleur à la masse des contacts.
On favorise cette action en réglant la période de temps de la formation de l'arc, en prenant des dispositions pour réaliser l'ouverture complète des contacts pendant un espace de temps qui ne dépasse pas celui d'une alternance.
On a proposé d'ouvrir des circuits à courant alternatif lentement et de profiter dans une certaine mesure de ce prin- cipe, mais l'ouverture lente de contacts permet à l'arc de se prolonger pendant un certain nombre d'alternances du courant avant de se rompre finalement et une telle méthode ne con- vient pas pour les thermostats par suite de la détérioration des contacts et de la transmission de la chaleur de l'arc à
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la pièce dilatable.
Un petit nombre de dispositifs particuliers réalisant l'invention sont décrits ci-après avec référence aux dessins annexés, mais les dispositifs décrits et représentés ne doi- vent pas être considérés comme limitant l'invention car il existe d'autres dispositions possibles auxquelles le princi- pe de celle-ci peut être appliqué.
Figure 1 est un graphique du fonctionnement d'un appa- reil suivant la présente invention, représentant la rupture d'un courant de 10 ampères à 250 Volts et 50 périodes, qui montre clairement que la rupture réelle du circuit se produit toujours lorsque le courant passe par sa valeur zéro et aussi que l'arc ne se prolonge pas pendant une période supérieure à une alternance.
Les figures 2, 3 et 4 des dessins représentent un mode d'exécution de l'invention, la figure 2 étant une vue de face avec le couvercle de l'appareil enlevé, la figure 3 une vue de face avec le couvercle en place, et la figure 4 une vue de côté avec le couvercle en coupe. Les figures 5, 6 et 7 re- présentent un autre mode d'exécution, figure 5 montrant l'ap- pareil en vue de face, figure 6 étant une vue de face avec le couvercle enlevé et figure 7 une élévation de côté avec le couvercle et le socle en coupe. La figure 8 est une coupe transversale d'une autre forme d'exécution et la figure 9 une vue de face de cette dernière. La figure 10 est une re- présentation schématique d'une forme d'exécution simplifiée.
Les figures 11 et 12 représentent schématiquement deux autres formes d'exécution;
Dans tous les cas, sauf sur la figure 11, on a représen- té un élément bimétallique pour plus de simplicité, mais toute autre forme convenable d'élément thermo-sensible peut notre employée.
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Dans la forme de construction représentée sur les figures
2, 3 et 4, un socle 1 porte les différents organes et est fermé par le couvercle 2. Un levier rigide 3, articulé en 4, est pourvu d'une bande bimétallique 5 qui y est fixée. Les vis 4 qui forment pivot sont portées par un bloc 6 rigidement assu- jetti au socle 1 et portant un ressort 7 dont l'extrémité libre appuie sur le levier 3 de manière que ce dernier soit repoussé contre la vis de réglage 8, de sorte que la position angulaire du levier 3 est toujours réglée par cette vis 8.
Un aimant 9 est fixé au socle et porte une vis de contact ré- glable 10 qui est pourvue d'un contact formé d'une masse re- lativement grande li d'un métal très bon conducteur, tel que l'argent. La bande bi-métallique 5 porte une armature de per
12 et un contact 13 également formé d'une masse relativement grande de métal très bon conducteur, tel que l'argent. Le dé- placement de l'armature 12 et du contact 13 est limité dans un sens par le contact 11 et dans l'autre sens par une vis d'arrêt 14 qui est pourvue d'un filetage fin pour permettre de régler exactement l'amplitude du déplacement. Dans ce mode d'exécution simple du thermostat, l'organe dilatable propre- ment dit agit comme un ressort et lorsque la température s'é- lève il tend à écarter son armature en surmontant l'action de l'aimant et à ouvrir ainsi les contacts 11 et 13.
Le temps que met le ressort bi-métallique avec son armature et son contact pour exécuter sa course est déterminé de telle manière que la distance est parcourue dans un très faible espace de temps, de préférence inférieur à la période de temps qui s'é- coule entre deux passages consécutifs du courant par zéro, ainsi qu'il a été expliqué précédemment. comme c'est représenté, des bornes sont établies en 15, 15 et un levier 16 ainsi qu'un index 17 sont aménagés de ma- nière qu'on puisse actionner la vis de réglage 8 de l'extérieur
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de la boite ou du couvercle 2.
La botte peut être convenable- ment graduée sur un arc, en degrés, ou bien, comme c'est re- présenté, un thermomètre courbe peut être.employé au lieu de ce dispositif, de telle sorte que l'index 17 soit continuelle- ment contrôlé par la position réelle du mercure dans le ther- momètre. Pour changer la température à laquelle l'interrup- teur doit fonctionner, on déplace l'index 17 Jusqu'au degré de température désiré sur l'échelle du thermomètre et la tem- pérature du dispositif, de la chambre, du corps ou de tout objet soumis au chauffage et au contrôle s'élève ou tombe finalement au degré désiré, et la colonne de mercure s'établit en un point en regard de l'index 17.
Les figures 5,6 et 7 représentent un autre thermostat suivant l'invention. Ce thermostat est une variante du dispo- sitif déjà décrit, bien que construit sous une forme générale différente. Un aimant 43 est fixé par des plaques de serrage 44 à une plaque postérieure 45 qui porte une borne 46. L'autre borne 47 est portée par la plaque antérieure 48 qui est écar- tée et isolée de la plaque postérieure 45 par des pièces d'é- cartement 49 et 50 et des rondelles isolantes 51, Les pièces d'écartement 50 portent également une barre 52 sur laquelle pivote une plaque recourbée 53 à laquelle sont fixés la bande bi-métallique 54 et un levier 55. Au sommet du levier 55 est fixé un ressort plat 56 destiné à appuyer par son extrémité supérieure contre la tête de la vis d'arrêt 57 qui est vissée dans la plaque 48.
Une armature de fer 58 et un contact 59 ayant une grande masse et une conductibilité thermique élevée sont fixés à l'extrémité supérieure de la bande bi-métallique 54 de façon à se trouver dans le prolongement des pôles de l'aimant 43 et du contact fixe 60, de grande masse et de con- ductibilitä thermique élevée, qui est fixé à la plaque posté-
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rieure 45. Une vis 61 pour le réglage de la température est vissée dans une douille de la plaque antérieure 48 et porte contre le levier 54. Un bouton isolant approprié 62 est fixé à la vis 61 et permet,au.;moyen d'une goupille entrant en prise avec une roue dentée sur la vis 61, d'effectuer un calibrage aisé.
Les deux pièces d'écartement 49 et 50 et une troisième vis 63 dépassent derrière la plaque postérieure 45 de manière à permettre de la fixér au socle 64 qui porte deux montants 65, 65 sur lesquels le couvercle 66 est fixé. L'élévation de face de la figure 5 montre le thermostat complet avec le cou- vercle en place, l'échelle thermique étant gravée sur le cou- verole de telle manière qu'un index ménagé sur le bouton de réglage 62 puisse facilement être amené en regard de toute température désirée.
L'appareil fonctionne sous l'action des variations de flexion de la bande métallique entre la vis de délimitation postérieure 57 et le contact principal 60. Une augmentation continue de la température a pour effet d'augmenter cette flexion jusqu'à ce que l'action de l'aimant maintenant le contact mobile contre le contact fixe soit surmontée; l'extrémité de l'organe mobile se déplace durant une période de temps Inférieure à celle d'une alternance complète, aussi loin que le lui permet la vis postérieure et dès que le courant atteint sa valeur zéro le circuit est interrompu. Lorsque le refroidissement se produit, l'extrémité de l'organe thermo-sensible réduit sa pression sur la vis postérieure dans une mesure suffisante pour permettre à 1'aimant de l'attirer en avant dans sa position initiale.
On remarquera que cette disposition particulière qui est employe dans totes les formes d'exécution du thermostat sui-
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vant l'invention permet d'obtenir une grand sensibilité du fait que si l'organe thermo-sensible n'a qu'un mouvement virtuel d'environ 1 mm, on peut néanmoins, par une disposition et un choix judicieux de la flexibilité, obtenir facilement un..déplacement de vingt fois cette distance au moyen de l'at- traction magnétique et de la rupture de cette attraction par suite de la flexion.
On remarquera aussi qu'il est essentiel si l'on désire tirer parti de ces points importants que l'ar- mature de fer ne puisse jamais venir en contact avec son ai- mant, mais soit toujours maintenue à une distance raisonnable de celui-ci par le contact fixe dont le réglage est absolu- ment essentiel pour faire varier la sensibilité à volonté.
Au point de vue de la sensibilité, l'un ou l'autre des deux appareils déjà décrits, dans lesquels la bande bi-métalli- que est disposée de manière à, amener le courant aux contacts, peut être aménagé de manière qu'un certain degré de changement de température puisse être provoqué dans la bande bi-métalli- que par le courant qui traverse celle-ci, mais cet échauffe- ment ne devra jamais être suffisant pour provoquer le fonc- tionnement de l'interrupteur, car celui-ci fonctionnerait alors quelle que soit la température de l'espace ou du corps qu'il s'agit de contrôler.
Par exemple, si l'on désire con- trôler la température d'une chambre ou d'un autre espace clos avec une approximation de 1 . la bande thermostatique peut être aménagée de façon à fonctionner pour un changement de 2 ', sa température se modifiant de la moitié de cette quantité par l'effet calorifique du courant qui passe la traverse et de l'autre moitié par le changement de température qui se pro- duit dans la chambre. Par conséquent on obtient un réglage exact et précis avec un appareil plus fruste et plus robuste que ce ne serait possible autrement.
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On comprendra qu'on peut établir des formes de construc- tion dans lesquelles l'organe thermo-sensible ne fait qu'ac- tionner mécaniquement un interrupteur séparé et n'est pas uti- lisé pour amener du oourant et, dans ce cas, il est possible d'aménager l'organe sensible de manière qu'il puisse se dé- placer librement dans un sens pour éviter ainsi de trop grands efforts et repousser lorsqu'il se déplace dans le sens opposé, l'interrupteur ou une vis de réglage appropriée portée par celui-ci, et ces constructions sont particulièrement applica- bles lorsqu'il s'agit d'un oourant intense par rapport à la section de l'organe thermo-sensible qu'on pourrait être amené à employer.
Une telle disposition suivant l'invention est montrée dans la vue partiellement en coupe représentée sur la figure
8 et dans la vue de face avec la plaque extérieure enlevée représentée sur la figure 9, dans lesquelles un bloc 1, de préférence en matière isolante, porte un aimant 9 fixé par des vis 20, 21, un organe interrupteur flexible 10' rigide- ment assujetti au bloc à l'une de ses extrémités par des vis
11' et portant à son autre extrémité une armature de fer 12 et un contact 13 présentant une grande masse et une conduc- tibilité thermique élevée, une vis d'arrêt postérieure 14 et des bornes 15,15 qui sont raccordées l'une à l'extrémi- té fixe de l'interrupteur et l'autre à l'aimant au moyen de vis 21. Des entrées de câbles appropriées sont constituées par des rainures 17' ménagées dans le bloc.
A l'aimant 9 est fixée une botte métallique 22 constituant un logement pour un disque thermo-sensible 51, ou une capsule, ou une cartou- che, au centre duquel est fixée une broche 18 pourvue d'un chapeau isolé 23. A l'interrupteur 12' est fixée une plaque
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métallique rigide 19 taraudée pour fecevoil une vis de ré- glage. L'aimant porte un contact fixe réglable présentant une grande masse et une conductibilité thermique élevée.
Le bloc
1,m qui porte tout le mécanisme, est supporté dans une boite appropriée 2 par des vis 24, 24. le fonctionnement se fait comme suit: Lors d'une réduc- tion ou d'une augmentation de la température, le disque 5' se bombe dans un sens ou dans l'autre et si cette déformation se produit dans un sens opposé au mécanisme il ne rencontre aucun obstacle mais dans l'autre sens le chapeau 23 s'appuye contre la vis d'ajustement 8 et fait fléchir l'organe inter- rupteur flexible 10' jusqu'à ce que son armature soit écart ée de l'aimant 9;
les contacts 11 et 13 sont alors amenés à s'ou- vrir d'une quantité strictement limitée, déterminée par la vis postérieure 14, et par suite de leur grande masse et de leur conductibilité thermique élevée ainsi que de la limita- tion de l'énergie de l'arc due à la longueur très réduite de ce dernier le circuit peut encore persister mais seulement jusqu'à ce que l'énergie atteigne sa valeur zéro, comme il a été décrit précédemment. Lorsque le changement de température inverse se produit, la pression communiquée à l'organe in- terrupteur flexible est réduite et finalement l'aimant peut rétablir le circuit en attirant l'armature porte-contact.
La figure 10 montre encore un autre type de construction auquel l'invention est appliquée sous un aspect tout à fait différent. sur cette figure les organes 18' et 19' représentent un circuit magnétique complet divisé en deux parties, une arti- culation à pivot 20' étant établie de manière que l'une des deux parties semi-circulaires ou ses deux parties peuvent basculer autour du pivot. Les pièces 18' 19' peuvent être
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toutes deux des aimants ou bien l'une d'elles seulement peut être un aimant et l'autre peut constituer une armature de fer doux. La pièce 18' est disposée de manière à porter un contact 21' présentant une grande masse et une conductibilité thermique élevée et 19' possède un contact fixe 22' qui y est fixé mais en est isolé.
Des bornes 23' 24' sont utilisées,
23' étant reliée au contact mobile 21' par un conducteur fle- xible. Un arrêt pour limiter le déplacement est ménagé en 25. et finalement un organe thermostatique est disposé en 26. La figure est uniquement donnée pour montrer schématiquement une modification possible et n'est pas destinée à représenter un appareil complet. son fonctionnement ressort des explications précédentes. une modification des figures 8 et 9 est représentée sur la figure 11, le mécanisme et son mode de fonctionnement étant exactement le même à l'exception d'une forme différente de l'organe thermo-sensible communément connu, La botte 2 est pourvue d'un tube saillant 4' qui renferme une tige ou un tu- be 5' d'une matière présentant un coefficient de dilatation.
différent du tube enveloppant. Tout changement de la tempéra- ture provoque un changement dans les longueurs relatives du tube 4' et de la tige 5' et provoque ainsi le fonctionnement de l'interrupteur.thermique.
Dans les modes de construction ci-dessus décrits, la pression entre les contacts varie toujours par suite des changements de température jusqu'au moment de l'ouverture des contacts et immédiatement avant ce moment les pressions dues (a) à la force magnétique et (b) à la flexion de l'organe thermo-sensible ou de l'organe interrupteur doivent être égales et de sens opposé.
Le mode d'exécution représenté sur la figure 12 évite .cette condition.
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L'aimant 9 en forme de fer à cheval ou autre forme ap- propriée est supporté dans la boite 2 et un contact fixe 11 présentant une grande masse et une conducbilité thermique élevée est située au pôle de l'aimant. Un organe interrupteur flexible 10' est fixé à l'une de ces extrémités, tandis qu'il porte à son autre extrémité une armature de fer 12 et un con- tact 13 de grande masse et de conducbilité thermique élevée.
Un arrêt postérieur réglable est disposé en 14 pour limiter l'ouverture des contacts. L'organe thermo-sensible 5 qui peut aussi présenter toute forme appropriée différente de celle re- présentée, est disposé de telle manière qu'une armature de fer 15' portée par son extrémité libre se rapproche et s'écar- te des pôles de l'aimant mais est empêchée de les toucher par une pièce isolante 16'. L'attraction et la répulsion de l'ar- mature sous le contrôle thermique se produisent d'une manière absolument nette comme il a été décrit ci-dessus mais, dans le but de faire varier le flux magnétique, elles se font aux pôles de l'aimant de manière que l'armature flexible séparée aménagée pour établir et rompre effectivement le circuit fono- tionne à l'unisson de son mouvement.
Normalement, les contacts 11 et 13 sont maintenus fermés par l'élasticité de l'organe interrupteur 10' et le flux magnétique qui passe à travers son armature, l'armature contrôlée thermiquement étant alors éloignée de l'aimant.
L'aimant peut, comme c'est représenté, être aménagé de manière que sa position puisse être ajustée par rapport à l'organe contrôlé thermiquement en vue du réglage de la tem- pérature de fonctionnement.
Une augmentation de la température a pour effet de rap- procher l'armature 15' de l'aimant ce qui produit brusquement une diminution du flux à travers l'armature 12, permettant à
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celle-ci de se retirer vivement d'une distance limitée par la vis 14 de façon à produire la rupture du circuit de la maniére précédemment décrite.
Une réduction de température a pour ef- fet d'écarter vivement l'armature contrôlée thermiquement 15' de l'aimant, et l'augmentation du flux qui en résulti- à tra- vers l'armature 12 attire celle-ci en avant et rétablit la connexion,
On comprendra que ce mode de fonctionnement peut être réalisé par des dispositions du circuit magnétique différentes de celles représentées, dans lesquelles le déplacement d'une armature primaire provoque une brusque variation du flux ma- gnétique dans une armature secondaire, cette dernière armature étant disposée pour rompre le circuit suivant la méthode précédemment décrite en connexion avec les différents modes d'exécution de cette invention.
Dans tous les exemples représentés, on a montré une vis de limitation postérieure contre laquelle la partie postérieu- re du contact mobile s'appuie dans sa position d'ouverture.
Cette vis peut être isolée du bâti de façon qu'elle puisse être employée pour établir et rompre un second circuit.
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-:- . t # li , Z CATIONS.-:- 1.- Un interrupteur thermostatique dans lequel le cou- rant est coupé au moment où il passe par sa valeur zéro au cours de ses alternances ou pulsations, en substanoe comme c'est décrit.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.