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"Dispositif indicateur dlectro-magnétique"
La présente invention a pour objet un dispo- sitif indicateur électro-magnétique comportant un index et un noyau de fer qui est soumis à l'action
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d'un solénoide.
La caractéristique de la nouvelle invention réside dans le fait que le courant d'excitation tra- verse, en plus du solénoïde excitateur, encore une autre bobine excitatrice. Ce dernier bobinage est fixé à demeure sur le noyau de fer qu'il rend ainsi magnétique pendant l'excitation. Un deuxième noyau de fer, participe au mouvement de rotation du premier noyau, dont il subit l'influence, mouvement qui a lieu en même temps que l'excitation magnétique; étant donné que ce deuxième noyau est solidaire d'un index, on obtient ainsi le résultat recherché. Pour plus de concision, on a désigné, dans la suite de la descrip- tion, par "noyau primaire" le premier noyau de fer dont il a été question et par 'hoyau secondaire " le second noyau de fer soumis à l'influence du premier.
Lorsque le courant est interrompu, le noyau primaire retourne dans sa position initiale sous l'action, par exemple, de ressorts en spirale qui sont reliés audit noyau. Mais, étant donné que le magnétisme du noyau primaire cesse lui-même au moment précis où se produit l'interruption du courant, le noyan secondaire ne re- vient pas en arrière avec le premier: il reste dans la position dans laquelle il a été entraîné. L'action magnétique entre les deux noyaux de fer est rendue par- ticulièrement efficace par le fait que les deux noyaux comportent des secteurs dentés ayant même division, lesquels secteurs sont face à face et aussi rapprochés que possible.
On a constaté que l'on a avantage à donner au noyau primaire une forme annulaire et à donner au noyau secondaire la forme d'une roue dentée disposée
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à l'intérieur de l'anneau précitée Les dents du noyau de fer annulaire sont disposées sur une portion de la partie'interne de l'anneau. Les dents sont de préférence disposées sur deux zones diamé- tralement opposées.
On obtient alors un fonctionne- ment favorable par le fait que les efforts mécani- ques agissant sur les noyaux de fer se compensent complètement, parce qu'ils sont de mêmegrandeur et diriges en sens contraire l'un de l'autre, le frot- tement dans les paliers et, par conséquent, l'insé- curité de fonctionnement, etc.. étant ainsi réduits.
Lorsqu'on donne au noyau primaire une forme annulaire, il faut prévoir dans celui-ci une solution de continuité et disposer le solénoîde d'excitation de telle manière qu'il soit placé à l'une des extrémités de l'anneau pour qu'il attire cette extrémité, lors du passage du courant. On peut également utiliser deux
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solénodes,excitataurs placés à chaque extrémité de l'anneau et établir les connexions de telle manière que, suivant celui des solénoîdes que l'on excite, les noyaux de fer et l'index de l'appareil tournent dans un sens ou dans l'autre.
Sur le dessin annexé, on a représenté un exemple de réalisation du dispositif qui fait l'objet de l'invention:
La figure 1 est une vue en plan avec coupe partielle de l'appareil-,
La figure 2 en est une coupe transversale.
Sur le dessin, on a désigné par 14 et 19 les flasques du boîtier, lesquelles flasques sont consti- tuées par des plaques en laiton ou en un autre métal
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non magnétique. Les flanques portent les deux paliers en bronze 16 et 17. Cas paliers supportent l'axe 8 sur lequel est clavetée la roue dentée 9.
L'une des extrémités de cet axe porte, fixé soli- dairement sur lui, le disque de freinage 15, l'autre extrémité de l'axe portant l'index 18. La roue dentée est en fer doux. Deux étriers 5 en laiton peuvent pivoter sur le bord tourné des paliers 16 et 17. Ces étriers portent un anneau 6 en fer doux qui présente vers le haut une solution de continuité, ledit anneau portant intérieurement un certain nombre de dents reparties sur deux zones diamétralement opposées.
Quatre vis de blocage servent à fixer les étriers en laiton sur l'anneau en fer doux, de telle manière que ce dernier puisse tourner autour de la roue dentée.
On a désigné par 3 et 12 deux entretoises en matière isolante qui sont vissées sur la flasque 14. Chacune de ces entretoises porte une vis de réglage qui sert à tendre un des ressorts 27 et 27a. Ces ressorts sont fixés, par leur autre extrémité, à des butées isolées 4 et 11 qui sont montées sur l'anneau de fer tournant.
On a désigné par 1, par 7 et par 10 des entretoises en laiton qui maintiennent les flasques 14 et 19 à un cer- tain écartement l'une de l'autre. Les deux entretoises inférieures 7 et 10 portent chacune une vis de réglage 30 et 31; grâce à ces vis et à leurs extrémités 28 et 29, on peut limiter le mouvement de l'anneau de fer doux.
La bobine 26 est fixée sur l'anneau en fer 6.
Le commencement et la fin de l'enroulement de cette bobine sont soudés respectivement à chacun des ressorts en spirale 27 et 27a. Les deux bobines supérieures 2 et
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13 sont fixées sur la flasque 14; l'anneau 6 peut donc se déplacer par rapport à ces bobines, tandis que la bobine 26 est entraînée par ledit anneau. les extrémités de l'anneau en fer pénètrent dans les bobines et constituent ainsi le noyau de fer des solénoïdes. On a désigné par 22 un commutateur, par 23 une source de courant (pile ou dispositif analogue) et par 24 et 25 des prises de terre.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant
Si l'on met le commutateur 22 sur le plot de contact de gauche, le courant de la batterie em- prunte le circuit suivant ;
Commutateur 22, bobine 2, vis de réglage de ,l'entretoise 12, ressort 27, bobine 26, ressort 27a, vis de réglage de l'entretoise 3, prise de terre 25 et retour à la batterie, en passant par la prise de terre
24.
Par suite du passage du courant, la bobine 2 attire le noyau annulaire en fer jusqu"à ce que la cheville 11 vienne buter sur la vis de réglage 30.
Le passage du courant dans la bobine 26 en- gendre un champ magnétique qui aimante les deux zones dentées de l'anneau de fer, les pôles formés sur les- dites zones dentées étant de nom contraire. Les dents de Panneau de fer sont disposées face à face avec les dents de la roue dentée et maintiennent cette dernière grâce à l'action du champ magnétique. Lorsque, comme on l'a indiqué plus haut, l'anneau de fer tourne sous l'action de l'excitation de la bobine 2, la roue den- tée.participe à la rotation, ce qui fait que l'index 18 avance d'une certaine quantité, lors de chaque im- pulsion de courant.
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Si l'on coupe le courant à l'aide, par exemple, du commutateur 22, l'excitation des bo- bines cesse et les ressorts 26 et 27 ramènent l'anneau de fer dans la position initiale. Mais, étant donné que le courant est interrompu dans la bobine 26 et que l'anneau de fer lui-même cesse donc d'être aimanté également sur ses parties den- tées, l'anneau en question ne ramène pas en arrière la roue dentée.
La distance entre les dents de la roue dentée et les dents de l'anneau de fer est rendue aussi pe- tite que possible pour éviter les trop grandes pertes magnétiques. La distance entre la butée isolée 11 (ou 4) et la vis de réglage 30 (ou 31),est égale au pas de la denture. L'anneau de fer entraîne donc d'une dent la roue dentée, lors de chaque fermeture du cir- cuit ; lors de chaque ouverture du circuit, l'anneau de fer revient seul en arrière d'une dent dans sa posi- tion initiale, ce qui fait que les dents de l'anneau en fer sont de nouveau exactement disposées face à face avec celles de la roue dentée, Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire que les deux ressorts-de l'anneau de fer exercent la même tension.
Lorsque l'on met la manette du commutateur ' 22 sur le plot de contact de droite, le courant emprunte le circuit suivant :
Batterie 23, commutateur 22, bobine 13, vis et ressort 27, bobine 26, fil et ressort 27a, prise de terre 25 et retour vers la batterie en passant par la prise de terre 24. Dans ce cas, c'est la bobine 13 qui attire l'anneau jusqu'à ce que la butée 4 vienne s'ap- pliquer contre la vis de réglage 3 de l'entretoise 7.
Le champ magnétique engendré en mime temps par la bo-
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bine 26 maintient les dents de la roue dentée qui sont face à face avec les dents de l'anneau de fer et provoque la rotation d'une dent de la roue den- tée dans le sens des aiguilles d'une montre. Lorsque l'on ouvre le circuit, l'action magnétique des deux bobines prend fin et l'anneau de fer 6 revient de nouveau dans sa position initiale vers 3, sous 1 action du ressort, sans qu'il entraîne la roue den- tée. La roue dentée a donc été tournée d'une dent, mais dans l'autre sens que celui envisagé dans le premier cas.
Le. magnétisme rémanent qui existe dans le fer au moment de couverture du circuit, pourrait éven- tuellement ramener en arrière d'une petite quantité la roue dentée. Pour éviter ce mouvement rétrograde, on.a prévu sur l'axe 8 qui porte la roue dentée 9 un disque de freinage 15. On a disposé, dans une gorge ménagée sur le disque, un fil de freinage dont la tension peut 'être réglée au degré voulu à l'aide d'un ressort et d'une vis de réglage. Ce dispositif de ' freinage peut évidemment 'être remplacé par un autre dispositif. On pourrait, par exemple, prévoir un ai- mant permanent entourant le disque de freinage en fer et exerçant une action de freinage analogue à celle qui est produite dans les compteurs électriques.
L'appareil que l'on vient de décrire est orga- nisé de telle manière qu'il puisse fonctionner correcte- ment dns chaque position (horizontale ou verticale); il est insensible aux chocs.
Les enroulements des trois bobines sont con- nectés de telle manière que les lignes de forces en- gendrées par la bobine 26 s'additionnent au. flux en- gendré par les solénoîdes.
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Dans certains cas particuliers, il peut être plus pratique de remplacer les deux solénotdes 2 et
13 par des électro-aimants. Dans ce cas il y a lieu . de modifier légèrement la forme de l'anneau de fer 6.
Les avantages particuliers que l'on peut re- tirer du dispositif qui fait l'objet de la présente invention sont évidents, lorsque l'on envisage ses différentes possibilités d'application.
Lorsque l'appareil est organisé comme horlo- ge secondaire, il se distingue des horloges secon- daires électriques connues jusqu'à ce jour d'abord par l'absence de l'aimant permanent qui par suite de l'affaiblissement du champ magnétique, altère la mar- che de la pendule. Dans ces appareils, le magnétisme de l'aimant doit 'être vaincu par l'électromagnétisme engendré par le courant lancé au moment du contact.
L'horloge que constitue le dispositif établi confor- mément à l'invention nécessite donc un courant beau- coup moins intense. Elle peut, par conséquent, être connectée sur n'importe quelle ligne téléphonique existante, sans qu'il faille renforcer celle-ci-. Si l'on intercale correctement des petits condensateurs, on ne provoque pas de perturbation dans le trafic du réseau téléphonique par la mise en service de plusieurs horloges dans un circuit téléphonique. Si l'on utilise au central téléphonique des sources de courant et des dispositifs commutateurs appropriés, les circuits d'abonnés restent isolés pendant le contact de comman- de.
Les forces d'attraction entre les dents de la roue dentée et celled de l'anneau de fer sont, comme on l'a déjà expliqué, de même grandeur, mais agissent en sens inverse et s'annulent. Il fin résulte que le
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frottement entre les surfaces de pivotement de l'áxe de la roué dentée et les surfaces de pivo- tement des étriers en laiton 5 est très minime.
La même remarque s'applique en ce qui concerne la disposition des ressorts de rappel et des solénoîdes, dont les efforts ont presque la même valeur, sont de sens opposés et arrivent sensiblement à s'annuler.
Si la roue dentée de l'horloge comporte soixante dents, ladite horloge peut, à l'aide d'engrenages appropriés, organisés à la manière habituelle, indi- quer les secondes ou les minutes.
Dans une telle horloge, tous cliquets de com- mande (ou dispositifs analogues) et, par conséquent, toutes les parties soumises à l'usure, deviennent superflues, ce qui fait que sa durée est illimitée.
La marche est pratiquement silencieuse. Il est inutile d'inverser le courant, mais on peut le faire sans que le fonctionnement en soit influencé. L'appareil est indiqué pour fonctionner aec un courant de n'importe quel.le nature et sous n'importe quelle tension.
; Il est évident, lorsque l'appareil est utili- sé comme horloge électrique secondaire, que l'on peut supprimer le solénode 2, puisque les aiguilles d'une horloge ne doivent tourner que dans un seul sens.
@ L'horloge peut être construite en n'importe quelle grandeur; on peut donc l'organiser-pour tre encastrée dans un appareil téléphonique portatif ou. mural. En raison de la faible consommation de courant, il est.possible, par un choix judicieux de la tension, de transmettre l'heure normale jusqu'au village le plus éloigné à l'aide de la ligne téléphonique existan- te.,
On remarquera encore que chacune de ces horlo- ges ne nécessite qu'un seul organe de commande pour
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actionner, à l'aide de sources de courant appropriées, un nombre illimité d'horloges.
Par suite de sa construction simple, on peut fabriquer cette horloge en grandes séries.
Le fait que comparée à d'autres horloges, la nouvelle horloge a,'pour une même consommation de courant, un couple élevé constitue un avantage, lors- que cette horloge doit actionner un cylindre de com- mande ou un autre dispositif contacteur pour la mise en route et l'arrêt automatiques d'appareils signali- dateurs acoustiques, de dispositifs d'éclairage public,' d'appareils de réclame lumineux, de portes à verrouil- lage électrique, etc.,.
Dans cet ordre d'idées, il y a lieu de se re- porter aux possibilités d'utilisation suivantes qui ne sont évidemment pas limitatives ; a) Comme indicateur de niveau d'eau ou d'huile, l'appareil permet de contrôler, même jusqu'aux plus grandes distances et par l'intermédiaire de lignes existantes ou établies à peu de frais, l'ascension ou la baisse du niveau d'un liquide. Ceci a son impor- tance dans toutes les installations hydrauliques et
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dans les exploitations p*olifères.
Lorsqu'on\oo- bine l'appareil avec un signal acoustique d'alarme, il peut signaler à grande distance aux populations une inondation ou une catastrqphe analogue et il permet également de reconnaître l'importance du danger. b) En tant que signalisateur à distance de vanne dans les installations à gaz, les installations hydrauliques, les moteurs à pétrole et les machines à vapeur dans les carrières, dans les entrepôts maritimes et dans d'autres lieux analogues, l'appareil permet de centraliser la surveillance, les manoeuvres d'ou- verture et de fermeture de vannes importantes.
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Grâce à un dispositif contacteur approprié, monté sur l'arbre ou sur le volant de la vanne, on peut, pour chaque quart de tour par exemple, provoquer la fermeture, à droite ou à gauche, des contacts du dispositif précité L'appareil installé dans la centrale avance d'une dent, lors-de chaque contact et la position de l'index sur le cadran permet de sé rendre compte immédiatement de la situation.
On peut également monter plusieurs appa- reils dans un bottier unique, les index des diffé- rents appareils étant montés sur des axes creux.
Chaque axe est enfilé dans le suivant, l'axe central étant ainsi le plus long. Les différents index se déplacent devant un cadran commun. Il sont pour plus de commodité rendus reconnaissables à l'aide de cou- leurs ou de chiffres différents. Cette disposition 'pourrait permettre la surveillance, dans un seul ap- pareil, de plusieurs vannes d'une même installation. c) L'appareil peut être utilisé comme compteur à distance pour le transport des matières en vrac.
'Dans les funiculaires et dans des installations ana- logues, le chef d'entreprise peut surveiller du bu- reau le fonctionnement de ces installations; grâce à des dispositifs contacteurs appropriés montés aux points d'arrivée et de départ des wagons, l'appareil peut indiquer directement le nombre de wagons en ser- vice. Il effectue automatiquement et à des grandes distances des additions et des soustractions.. d) On peut combiner l'appareil, organisé com- me dispositif indicateur, avec une balance automatique.
Dans une telle installation, il peut indiquer les poids et il peut effectuer (même simultanément) des additions et des soustractions à la manière spécifiée sous c), ce qui a une très grande importance dans les exploitations
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de marchandises en vrac, telles que du minerai, du charbon, des métaux, du bois, de la terre, des ma- tériaux de construction, etc.. e) L'appareil peut servir de sonde sur les bateaux et d'indicateur de pressions dans les puits pétrolifères.
A cet effet, un dispositif contacteur approprié, qui se déplace au fond de l'eau, par l'intermédiaire d'un câble aboutissant au bateau, on peut, suivant la pression de l'eau sur le fond, lire directement la profondeur au poste de commande- ment. f) L'appareil trouve son utilisation comme télégraphe de machineries et comme transmetteur d'or- dres, par exemple, sur des bateaux de tous types, dans toutes les usines, dans les installations de hauts fourneaux, dans le trafic dès rues et des ports et dans les phares. g) L'appareil peut encore servir comme indi- cateur de pression dans les appareils à. vapeur, les appareils hydrauliques, les appareils à gaz, les ap- pareils pneumatiques, dans les appareils à huile; il suffit de le relier à un manomètre approprié;
h) Ltappareil peut être utilisé pour la dé- termination de la force du vent et de sa direction sur des bateaux, sur des aérodromes et dans des sta- tions météorologiques. i) On peut se servir de l'appareil pour con- trôler l'ouverture et la fermeture de portes impor- tantes, par exemple des portes d'écluses, des portes de compartiment étanches, des portes d'aération et de protection contre l'eau et le feu dans les mines, dans les théâtres, etc..,
L'appareil peut encore servir aux fins suivan- tes :
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k) Comme compteur à distance pour l'électri- cité, le gaz, l'eau et la vapeur;
1) Comme compteur à distance des courses et du nombre de tours dans toutes sortes de machines;
m) Comme indicateur de la position du gou- vernail au poste de commandement sur des bateaux, des avions, des aéronefs; n) Comme indicateur de position des ascen- seurs; o) Comme dispositif de commande à distance d'appareils électriques, tels due des rhéostats, des réducteurs, etc...
Pour des transmissions particulièrement importantes, l'appareil peut 'être exécuté en double ou en quadruple dans un bottier. Chaque élement du dispositif comporte alors son circuit propre ; et son index qui peut ''être monté de la manière spécifiée sous b). Si toutes les lignes sont en bon état, tous les index fonctionnent synchroniquement; par contre, si une ligne est en trop mauvais état, l'un des in- dex ne travaillera pas et l'on pourra, à l'aide d'in- dications appropriées, repérer immédiatement la ligne défectueuse.