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La présente invention concerne un dispositif aut régulateur du type dans lequel un tiroir mobile autour de deux axes orthogonaux est asservi aux dépcalements du soleil à l'aide d'un ou de plusieurs moteurs contrôlés - par des relais actionnés par les rayons solaires, de telle manière que les rayons réfléchis par le miroir conservent une direction fixe; ces appareils sont en outre pourvus de moyens leur permettant de recaler automatiquement le miroir dès que le soleil réapparaît, - après une disparition plus ou moins longue.
Les figures schématiqyes 1 et 2 permettent de comprendre le principe général de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
Soir 0 le centre du cercle que décrit le - soleil S'au cours de son mouvement diurne apparent et I le point où se trouve le miroir destiné à réfléchir les rayons solaires dans la direction fixe
R'IR, cette direction coupant en M le plan du cercle 0.
Lorsque le soleil se déplace, le faisceau incident SI HELIOSTAT AUTO-REGULATEUR
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. décrit un cône de sommet I dont l'angle d'ouverture varie suivant les saisons, tandis que le plan d'incidence SIM tourne autour de la droite R'IR.
Pour que le faisceau SI soit toujours réfléchi suivant IR, il est clair que les deux conditions suivantes doivent être remplies:
1 / Le miroir 1 doit être solidaire du plan SIM et être constamment perpendiculaire à ce plan; il faut donc que le miroir tourne autour de l'axe R'IR qui sera appelé axe primaire,
2 / La bissectrice IP de l'angle SIM doit être constamment normale au miroir; celui-ci doit donc pouvoir tourner autour d'un axe passant par le point I et normal au plan SIM, donc perpendiculaire à l'axe primaire R'IR.
Ce deuxième axe sera appelé axe secondaire.
- Il est de plus évident que l'angle de rotation du miroir autour de l'axe secondaire doit être égal à la moitié de la variation de l'angle SIM.
On a supposé, dans ce qui précède, que la direction IR des faisceaux réfléchis était intérieure au - cône décrit par le faisceau incident SI. On voit dans ce cas que, pour suivre le soleil, le miroir doit tourner toujours dans le même sens autour de l'axe primaire R'IR.
Par contre, l'angle SIM croissant pendant que le soleil se déplace dans le sens de la flèche sur la demi-ciconfé- - rence m'm, et décroissant le long de la circonférence mm', le sens de la rotation secondaire du miroir doit pouvoir s'inverser.
Si l'on suppose maintenant (figure 2) que la direction R'IR des rayons réfléchis est extérieure au cône - décrit par le faisceau incident SI, on voit facilement que le sens 'de la rotation secondaire du miroir doit encore s'inverser lorsque le soleil passe par les points m et m'
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correspondant respectivement au maximum et au minimum¯ de l'angle SIM, mais que, de plus, le sens de la rotation primaire doit s'inverser lorsque le soleil passe par les points T et T', MT et MT' étant les tangentes au cercle 0 menées par M; en effet, lorsque le soleil décrit l'arc TmT', le plan SIM tourne dans le sens TT', tandis qu'il tourne évidemment en sens inverse, c'est à dire T'T lorsque le soleil parcourt l'arc T'm'T;
De plus, on comprend facilement que, dans les deux cas(figures 1 et 2), la rotation primaire devra se produire dans l'un ou l'autre sens, suivant que le miroir devra éclairer vers l'hémisphère sud ou nord de la sphère céleste, c'est à dire ,suivant que le point 1 se trouve d'un côté ou de l'autre du plan du cercle 0, On connaît déjà des appareils basés sur ce principe général, dans lesquels l'axe primaire R'IR est parallèle à l'axe du monde;
dans ce cas, l'angle SIM reste pratiquement constant au cours d'une révolution diurne du soleil sur le cercle 0, de sorte que le mouvement secondaire est destiné uniquement à suivre les variations saisonnières de cet angle, c'est à dire le mouvement de déclinaison du soleil, Dans ces appareils déjà connus, les relais sensibles à la lumière solaire contrôlant les moteurs qui entraînent le miroir sont fixes et disposés sur le trajet des rayons réfléchis par celui-ci, de sorte que, pour pouvoir envoyer les rayons captés dans des directions différentes, on est obligé de prévoir un deuxième miroir réglable qui reçut les rayons réfléchis par le premier, Les appareils de ce type sont encombrants et comportent certaines complications .de construction qui ne les rendent utilisables que dans le cas d'appareils très puissants,
par exemple ceux installés
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à demeure sur le toit d'une maison pour éclairer, à l'aide des rayons réfléchis, des locaux obscurs s'ouvrant sur des cours intérieures où le soleil ne pénètre pas, ou situés en sous-sol.
- La présente invention a pour objet un appareil à miroir unique, particulièrement dans le cas de faibles puissances d'éclairement, facilement transportable, ne comportant aucun réglage astronomique d'axe et permettant de faire varier facilement la direction des rayons réfléchis; cet appareil est caractérisé par le fait qu'il comporte un arbre primaire orientable en direction et un organe, dit face d'orientation, constitué par des relais, actionnés par les rayons solaires incidents, contrôlant les rotations primaire et secondaire , et disposés de mabière à maintenir automatiquement ladite face d'orien- tation normale aux rayons solaires, cette face d'orien- tation étant reliée au miroir de manière à en être solidaire en rotation autour de l'axe primaire,
et de manière à le faire tourner autour de l'axe secondaire d'un angle moitié de celui dont elle tourne elle-même, cette dernière liaison étant établie de façon à ce que la face d'orientation et le miroir soient parallèles lorsque le miroir est normal à l'axe primaire.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
Les figures 1 et 2 sont des schémas, expliqués plus haut, permettant de comprendre le principe de l'appareil.
- Les figures 3 et 4 représentent, d'une manière purement schématique, l' appareil vu en élévation latérale et de face,
Les figures 5 à 12 représentent schématiquement la disposition des relais et les organes qu'ils commandent,
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la figure 10 étant une coupe suivant la ligne XX de la figure 11..
La figure 13 représente le mécanisme de commande complet du mouvement primaire .
La figure 14 représente les organes de commande du mouvement secondaire.
La figure 15 concerne un dispositif de changement de marche du mouvement secondaire,.
Les ligures 16 et 17 concernent un dispositif électrique de remontage autômatique de moteurs à ressort commandant l'appariel,
Suivant la figure 3, le miroir 1 est entraîné en deux. rotations; d'une part par un arbre 2, dit arbre primaire;. et d'autre part par un arbre 3;. dit arbre secondaire; tourillonné à l'extrémité supérieure du précédent et perpendiculaire à celui-ci.
Sur un troisième arbre 4j parallèle à l'arbre secondaire 3, est fixé un carter 5, qui contient les organes moteurs et leurs relais de contrôle; ce carter comporte une face d'orien- tation 6 que les relais maintiennent automatiquement orientée normalement aüx rayons solaires incidents; à cet effet,ce,carter est relié au miroir 1 par les pignons 7 et 8 et le secteur denté 9, de telle manière que; lorsque le carter 5 tourne d'un certain angle autour de l'arbre 4 - 1'arbre 3 et le miroir 1 tournent dans le même sens que lui,, mais d'un angle moitié , De plus, le carter 5 et sa liaison au miroir sont disposés de telle manière quo la face d'orientation 6 soit parallèle au miroir 1 lorsque celui-ci est normal à l'arbre 2;
dans ces conditi le miroir est constamment normal à la bissectrice de l'angle fôrmé par les rayons incidents et le prolongement de l'arbre primaire 2; do sorte que, conformément à ce qu a été expliqué au début de la description; les rayons
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réfléchis sont constamment parallèles à l'arbre primaire
2,
La recherche de la position correcte de l'appareil par rapport au soleil est basée sur le principe suivant: si on considère, d'une part, un plan passant par l'arbre primaire 2, solidaire en rotation de cet arbre et normal à la face 6 et, d'autre part, un plan passant par l'arbre auxiliaire 4, solidaire en rotation de cet arbre et normal à la face d'orientation - 6, ces deux plans, dits de comparaison' , doivent suivre le soleil.
Dès que le soleil paraît, les deux arbres se mettent en rotation sous l'effet d'organes de déclen- chement appropriés qui seront décrits plus loin; d'autre part, des organes d'arrêt contrôlant les deux rotations - sont disposés sur la face d'orientation 6, de manière que chacun des deux arbres s'arrête au moment où le plan de comparaison défini ci-dessus, qui en est solidaire, passe par le soleil; à l'arrêt des deux rotations, le soleil se trouve sur l'intersection des deux plans de - comparaison, et cette intersection étant normale à la face d'orientation 6, les rayons solaires le sont également.
On voit qu'on opère en somme par un double réglage en azimut et en site, avec cette différence que, l'arbre secondaire n'étant pas nécessairement horizontal, - le plan horizontal de comparaison de site est remplacé par un plan normal à l'arbre primaire 2,
La figure 4 indique schématiquement le montage de l'appareil: l'arbre primaire 2 tourne dans une douille
10, fixée, par exemple par une articulation à rotule 10', - au support 11 de l'héliostat (cet arbre 2 est représenté ici en direction verticale);' l'arbre 2 porte, à sa partie supérieure, une fourche 12 à l'extrémité supérieure de laquelle est tourillonné l'arbre secondaire 3, auquel est
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fixé le miroir 1. L'arbre 4 est fixé à la base de la fourche 12, il porte à ses extrémités des carters 5, 5, calés sur lui.
A son extrémité supérieure, la douille 10 porte un plateau circulaire 14 muni, sur son pourtour, - d'une crémaillère 15, avec laquelle engrène un pignon à douille 16 monté fou sur l'arbre 4., Chacun des carters
5,, 5' comporte un moteur 17, 17'; le moteur 17, commandar la rotation de l'appareil autour de l'axe primaire, entra un pignon 18. calé sur la douille du pignon 16, tandis que le moteur 17', commandant le mouvement du miroir autour de 1''arbre secondaire,, entraine un pignon 19 en prise avec. un pignon 20, rendu fixe par le fait que son moyeu est fixé à la fourche 12. Des éléments sensibles à la lumière ou à la chaleur solaire sont disposés - en 21 et en 21', dans les plans terminaux perpendicu-. laires à l'arbre 4. des carters 5, 5';
ils sont destinés à provoquer le démarrage du moteur primaire 17 car,, dès que le soleil parait ,. il éclaire l'un des deux éléments sensibles 21,, 21', quelle que soit la position - de 1'-appareil à cet instant par rapport au. soleil. Le carter 5' porte en outre la face d'orientation 6, dent il a déjà été question précédemment,, et qui est parallèle à l'arbre 4,.
L'appareil fonctionne de la manière suivante - dès que l'un des éléments 21 ou 21' se trouve éclairé, le mouvement du moteur primaire 17 est déclenché, ce moteur entraîne le pignon 16 qui, en roulant sur la c.rémaillère fixe 15, fait tourner l'arbre primaire 2 avec tout 1''appareil qu'il porte, Cette rotation primaire - se trouve automatiquement arrêtée, au moyen d'organes décrits plus loin, dès que l'arbre secondaire 4 devient normal au plan défini par le soleil et l'arbre primaire,. c'est à dire dès que le soleil tend à traverser un plan
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passant par l'arbre primaire 2 et normal à l'arbre 4, donc à la face d'orientation 6.
Le moteur secondaire
171 a été déclenché également pendant ce temps. A l'aide de relais qui seront décrits plus loin, il fait; tourner les carters 5. et 5t avec l'arbre 4 qui en est solidaire, par l'intermédiaire du pignon 19 boulant sur le pignon fixe 20. Ce mouvement secondaire s'arrête automatiquement dès que la face d'orientation 6 a tourné autour de l'arbre auxiliaire 4 d'un angle suffisant pour que le soleil (que le mouvement primaire a amené, comme il a été dit ci-dessus, dans un plan passant par l'arbre primaire 2 et normal à la face 6) soit venu dans un plan normal à la face 6 et parallèle à l'arbre 4. Les rayons solaires sont alors parallèles à l'intersection de ces deux plans de - comparaison, et sont donc perpendiculaires à la face 6.
Bien entendu, les moteurs 17, 1?' commandant les mouvements de l'héliostat peuvent être de type quelconque, électriques ou mécaniques -(par exemple à ressort), et les divers éléments sensibles aux rayons - solaires peuvent être aussi de nature quelconque et disposés pour effectuer le contrôle des moteurs de plu- sieurs manières différentes,, en commandant des contacts électriques, des embrayages ou analogues, sans sortir du cadre de l'invention.
- Toutefois, dans la forme de réalisation particulièrement simple qui sera décrite plus loin, il a été jugé avantageux d'employer, comme relais sensibles aux rayons solaires,, des bilames et, comme organes moteurs, des moteurs d'horlogerie ou, plus exactement, des moteurs à ressort sans échappement, les bilames effectuant le contrôle des moteurs, soit en les laissant tourner, soit en freinant jusqu'à l'arrêt des petites roues entraînées à grande vitesse par ces moteurs, par
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l'intermédiaire d'organes de démultiplication convenablt
Avant de décrire d'une manière détaillée la disposition des différents organes correspondant aux mouvements primaire et secondaire de l'appareil, on va - décrire d'abord rapidement, pour faciliter l'exposé détaillé ultérieur,
quelques unes des dispositions ample pour les relais-bilames.
La figure 5 représente, en plan, une bilame utilisée dans l'appareil; cette bilame 22 est constituée - par deux lames métalliques superposées douées de coef- ficients de dilatation différents, découpées chacune en forme de U plat et soudées entre elles. Si on chauffe l'une des deux branches 24 ou 24' de la bilame, la branche chauffée s'infléchit et il se produit donc un déplacement relatif perpendiculaire au plan de la bilame entre les extrémités des deux branches, déplacement qui, si la base 22 de la bilame est fixée dans un plan, change de sens suivant que l'on chauffe l'une ou 1''autre brahce l'on conçoit donc facilement que le déplacement dû à 1" échauffement de l'une ou de l'autre dus deux branches puisse être utilise pour freiner un organe tournant,,
L'organe appelé plus haut face d'orientation
6 est constitué par deux de ces .bilames 22, 22" (fig ,6), disposées l'une à côté de l'autre dans deux plans orthogonaux, leurs plans normaux de symétrie xx' et yy' étant confondus avec les deux plans de comparaison défi- nis plus haut. De plus, on dispose entre les branches des bilames et normalement à leur plan, des écrans opaque
221, 221',dont los plans coïncident donc avec les dits plans de comparaison. Ces écrans ont pour effet que, pour une position donnée du soleil, seule une des branche de chacune des deux bilames se trouve éclairée, et que le passage du soleil dans le plan de l'un ou de l'autre des n
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écrans provoque le refroidissement de la branche qui était précédemment éclairée et réchauffement de l'autre branche.
Le changement de sens du déplacement relatif qui se produit alors-:entre les extrémités des deux branches de chaque bilame, par suite de ce changement de position du soleil par rapport au plan de l'écran correspondant, est utilisé pour arrêter le mouvement correspondant. Par exemple, la bilame 22 servira à arrêter la rotation primaire (réglage en azimut), tandis que la bilame 22' servira à arrêter la rotation secondaire (réglage en site).
Les organes de déclenchement initial des deux mouvements primaire et secondaire, à l'apparition du soleil (organes indiqués en figure 4 par 21, 21'), seront constitués également par des bilames; le mouvement étant - déclenché dans un sens ou dans un autre, suivant que le soleil se trouve d'un côté ou d'-un autre de l'écran opaque solidaire de chaque bilame.
La figure 7 représente une disposition très simple de fixation d'une bilame, dans laquelle la bilane
22, en forme d'U plat, est maintenue avec un peu de jeu en deux points symétriques 23, 2µ'; sur les bords extérieurs de ses branches 24, 24', de manière qu'elle puisse pivoter autour de ces points; afin d'éliminer l'effet de la pesanteur, la bilame est équilibrée par rapport à l'axe de rotation 23, 23'.
L'une des branches, 24, est en outre butée à son extrémité sur une vis de réglage 25 fixée au support de l'appareil, tandis que l'autre branche 24'. est en contact avec une petite roue 26, de préférence en caoutchouc, entraînas à une vitesse élevée par un. des moteurs de l'appareil . Pour plus de clarté, l'écran opaque n'a pas été représenté.
La lame ayant le plus grand coefficient de dilatation se trouve par exemple à la partie supérieure de la bilame; dans ces
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conditions; si c'est la branche 24 qui est éclairéef elle s'échauffe, s'infléchit vers le bas (figure 8) et force la branche 24' à quitter la petite roue 26, qui se trouve ainsi libérée et se met à tourner sous - l'action de son.moteur ; Dans lé cas où la branche 24 ne freine pas au repos la roue 26 l'éclairement de cette branche 24' l'amènera au contraire en contact avec cette roue; le: freinage ainsi réalisé arrêtant le moteur;
Afin de renforcer liéclairement de celle des deux branches 24; 24' de la bilame qui reçoit les rayons solaires;
on dispose entre ces deux branches (fig.9), au lieu d'un simple écran opaque) comme indiqué plus haut, un miroir 27, réfléchissant par ses deux faces et normal au plan de la bilame; ce miroir, éclairé sur l'une ou l'autre de ses faces, porte ombre sur l'une des deux branches de la bilame et renforce l'éclairage de l'autre. On peut encore renforcer cet éclairage en disposant, sous la bilame 24, 24', deux autres miroirs - 28, 28', réfléchissants sur une seule face; celle tourne( vers 27, et inclinés par exemple de 135 sur 27.
La disposition de 'ces trois miroirs permet en outre d'éclairer une seule des deux branches de la bilame) quelle que soit la direction des rayons solaires pourvu que ceux-ci arrivent dans l'angle obtus supérieur formé par les miroirs 28; 28',On peut ainsi maintenir le moteur à l'arrêt lorsque le soleil se trouve dans l'angle 27-28 et le mettre en marche dès que le soleil pénètre dans l'angle 27 -28', ou inversement. Ce dispositif sera utilisé en particulier comme relais de déclenchement'.
Une autre disposition de commande par bilame-j qui est également appliquée dans 1''appareil décrit plus
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bas, est représentée en figures 10 et 11, dans ce dispositif, la roue 26,, entraînée par un des moteurs de 1'-appareil, est normalement freinée par une pièce 29,, pivotée en 29' sur une pièce 30 en forme d'écrou - vissé dans le support cylindrique 30'. Cette pièce 29 est maintenue appliquée contre la roue 26 par un ressert 31 agissant par l'intermédiaire d'une coupelle
32; un autre ressort 31', notablement plus faible, tient la pièce 29 contre la pièce 32..
Trois bilames 22, 22', 22" (figure 11) disposées à 120 l'une de l'autre et mainte- nues chacune en deux points 23,. 23', comme indiqué à la figure 7, sont introduites entre la roue 26 et la coupelle 32 par des fenêtres pratiquées dans le support
30', et les extrémités de leurs deux branches sont - serrées ntre le bord de la coupelle 32 et le rebord
32' de l'écrou 30. L'ensemble des trois bilames de la coupelle et de la pièce 29 est en équilibre sur les points de pivotement 23, 23'des bilames. L'éclairment d'une seule branche d'une des bilames suffit à repousser - la coupelle 32 vers la gauche et à libérer la roue 26.
Peur empêcher les deux branches dune même bilame 22,
22', 22" d'être éclairées simultanément, on dispose, cçmme précédemment, des miroirs 27,. 27', 27" (figure 11) entre les branches des bilames;, de plus, pour empêcher les deux branches des trois bilames d'être également éclairées en même temps, lorsque les rayons incidents sont perpendiculaires à leur plan commun, .on dispose ces miroirs 27, 27'-,, 27" de telle manière que les arêtes des trois dièdres formés par les plans.
des mircirs pris deux à deux ne scient pas parallèles, c'est à dire que les trois miroirs ne soient pas exactement perpendiculaires au plan des trois bilames et ne se coupent pas suivant la normale à ce plan passant par le noint O
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Enfin*, un autre dispositif de bilame à plan de comparaison d'une très grande précision; employé pour commander l'arrêt des voleurs de l'héliostat, est représenté en figure 12;
Au-dessus de la bilame 22', est disposé un prisme tronqué 33, dont la section longitu- dinale principale MNPQ est normale au plan de la bilame et dont l'arête coïnciderait avec l'axe de symétrie xx' de celle-ci'. L'angle 'du prisme est choisi de telle manière qu'un faisceau lumineux 'S, rouge par exemple-, - ,parallèle à la section principale MNPQ (normal ou oblique à la face supérieure ABCD)', c'est à dire correspondant au cas où le soleil se trouve dans le plan de la section principale du prisme 33, tombe après réfraction sur la face ABA'B' ou DCD'C' sous l'àngle limite 'de la - réflexion totale;
de plus', la face inférieure A'B'C'D' du prisme est noircie et ne laisse pas passer la lumière-
Dans ces conditions, les 'deux branches de la bilame 22 se trouvent également éclairées par les radiations rouge extrême et infra-rouge; on sait que l'indice - des verres est plus faible pour le côté rouge'du spectre que pour le côté violet. Dès que--le soleil s'écarte du plan de la section principale du prisme 33, on voit que l'une des faces ABA'B' ou CDC'C' du prisme intercepte toute la lumière (visible et infra-rouge) par réflexion - totale, de sorte que la branche correspondante de la bil me est dans l'ombre, tandis que la deuxième face du prisme laisse passer la lumière-sur la deuxième branche de la bilame, qui se trouve fortement éclairée en lumière totale.
'Une bilame munie'd'un tel prisme'pourra donc être disposée, ccmme indiqué plus haut, pour freiner ou libérer la roue qu'elle contrôle suivant que le soleil se trouvera d'un coté ou de l'autre de la sect principale du prisme',
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Le mode d'action des relais-bilames étant décrit; on va exposer maintenant en détail l'organisation des mécanismes de commande, et cela séparément pour ¯ les rotations primaire et secondaire.
- Dans la figure 13, qui est une coupe lon- gitudinale du dispositif suivant le plan vertical passant par l'arbre 4 des carters, on n'a représenté que les organes commandant la rotation primaire.
Le dispositif de rotation primaire décrit '- ci-dessous ne comporte qu'un seul sens de rotation, c'est à dire qu'il correspond au cas de la figure 1. Mais, bien entendu, on peut; sans sortir du cadre de l'inven- tion; munir le dispositif de rotation primaire d'un ¯ changement de marche automatique, comme par exemple celui qui sera décrit plus bas pour le dispositif de rctation secondaire.
Chacun des carters 5,' 5' est constitué par une partie métallique 34, renfermant les organes moteurs, et dcnt l'extrémité tournée vers l'extérieur est fermée par une cloche en verre 35 renfermant les bilames déter- minant la mise en marche et l'arrêt des organes moteurs.'
Le déclenchement de la rotation primaire est obtenu de la manière suivante!'
Le moteur primaire 17, qui commande d'une :- part, comme déjà indiqué,' le pignon 16 fou- sur l'arbre
4 et en prise avec la crémaillère 15, solidaire du manchon 10, entraîne d'autre part le tambour porte- satellite 36 d'un différentiel 37.
L'un des arbres 38 du différentiel 37 entraine, par l'intermédiaire d'un train 3'engrenages multiplicateur 39, une petite roue 40 contrôlée par un ensemble de trois bilames disposées dans le plan terminal 21,'de la manière indiquée dans les figures 1C et 11.'Le deuxième arbre 41 du différentiel
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37 est accouplé, à l'aide d'organes appropriés 41', à un arbre 13 qui traverse l'arbre 4 percé à cet effet d'un canal longitudinal, et pénètre dans le carter 5' où il actionne, par l'intermédiaire d'un train d'engre- nages 39', une petite roue 40' contrôlée par un dispo- sitif de trois bilames disposées dans le plan 21' de la manière indiquée ci-dessus.
Lorsqu'il n'y a pas de soleil, les deux petites roues 40, 40' sont freinées; les deux pignons planétaires du différentiel 37 sont immobilisés, de sorte que le moteur 17, en prise avec le tambour 36 ainsi immobilisé par les planétaires, ne peut tourner,, Par contre, dès que le soleil paraît, il éclaire nécessairement une bilame de l'un des deux en- sembles de bilames placés en 21 ou 21, et cela quelle que soit à cet instant l'orientation des deux arbres de
1''appareil, de sorte que l'une des roues 40 ou 40' se trouve libérée et, le plaanétaire correspondant du différentiel 37 pouvant tourner librement,, le moteur 17 peut tourner en entraînant le pignon 16, ce qui a pcur effet de faire tourner le miroir autour de l'axe primaire 2, comme indiqué plus haut.
Ainsi qu'il a été indiqué au début de la description, le mouvement primaire doit s'arrêter lorsque l'arbre secondaire 3 (c'est à dire aussi 1''arbre 4) devient perpendiculaire au plan passant par 1''arbre primaire 2 et par le soleil..
Cet arrêt est obtenu à l'aide des organes suivants le tambour 36 du différentiel 37 entraîne., par l'inter- médiaire d'un train multiplicateur 39"., une petite rcue
42., ccntrôlée par une bilame 43 actionnée par les raycns - sclaires conformément à la figure 12,, par 1''intermédiaire du prisme 44., dont la section principale est normale à l' arbre 4, la bilame 43 étant disposée de manière à freiner la roue 42,, comme indiqué plus haut (Figures 12., 7, et 8) lorsque le soleil traverse le plan contenant
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la section principale du prisme 44.
Lorsque la rotation primaire a amené le prisme 44 dans une position convenable, la bilame 43 freine la roue 42 et arrête aussi le moteur par l'inter- médiaire de l'arbre 13 et du tambour 36 du différentiel
37.
Sur l'axe de la roue 42, sont fixées des palettes 80 formant frein à air et destinées à empêcher l'emballement du mouvement.
Comme indiqué au début de la description, le sens de la rotation primaire n'est pas le même, selon qu'on réfléchit les rayons sclaires vers l'hémisphère céleste nord ou sud; aussi, l'invention prévoit-elle un train d'engrenages, non représenté sur le dessin, pour inverser la rotation primaire.
Les organes commandant la rotation secondaire, c'est à dire la rotation sur eux-mêmes des carters 5,5', sont un peu plus compliqués, car cette roration doit nécessairement pouvoir s'effectuer dans tous les cas, dans l'un ou l'autre sens, suivant le sens de déplace- ment du soleil.
Aussi, le moteur secondaire 17' (figure 14) attaque-t-il le pignon 19 par l'intermédiaire d'un dispositif de changement de marche représenté en figure
15 ; ce dispositif comporte deux différentiels, dont l'un
45 est commandé par le moteur sur l'arbre 46. Sur cet arbre 46, est calé un pignon 47, engrenant directement avec un pignon identique 4?' calé sur l'arbre 46' du deuxième différentiel 45'; au contraire, les pignons
49, 49', calés sur les arbres de sortie 48, 48', sont reliés entre eux par un pignon intermédiaire 50.
Le mouvement à commander étant pris sur l'arbre 48, il est facile de voir que ce mouvement aura lieu dans le sers
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opposé à celui de l'arbre 46, ou dans le même sens que lui, suivant que l'on freine l'un ou l'autre des tambours porte-satellites des différentiels 45 ou 45' , Si on freine les deux tambours à la fois; on empêche le moteur de tourner. En fait; au lieu de freiner directement ces tambours porte-satellites, on freine; comme dans le cas du mouvement primaire, de petites roues entraînées par ces tambours par l'intermédiaire de trains d'engrenages multiplicateurs; - La figure 14 représente d'une manière schématiqu les organes de commande et de contrôle du mouvement secondaire.
Le moteur 17' entraîne; à l'aide de la roue dentée 51; les deux différentiels 45 et 45' représentés l'un au-dessus de l'autre pour plus de clarté (en réalité; les deux différentiels se trouvent placés de part et d'autre du moteur 17', afin d'occuper moins de place dans le carter); L'arbre secondaire 48 du différentiel
45 transmet son mouvement de rotation; par l'intermédiaire des pignons 49-52; à un arbre 53 sur lequel est calé le petit pignon 19 en priseavec le pignon 20 dont le moyeu est fixé sur la fourche 12 portant le miroir 1.
Le tara- bour porte--satellites du différentiel 45 entraîne; par un train de pignons multiplicateurs, une roue de déclen- chement 54 et une roue d'arrêt 55: De même; le tambour de 45' entraîne, par une transmission analogue non représentée; les roues de déclenchement et d'arrêt 54' et
55'. Comme dans le mouvement primaire; des ailettes 80 sont calées sur les arbres des roues 54 et 54' et forment frein à air; Les roues de déclenchement 54, 54' sent - contrôlées par des bilames 56, 56' montées comme indiqué en figures 7 et 8 et munies de miroirs suivant la figure 9.
Les miroirs de ces deux bilames de déclenche- ment sont disposés de telle manière qu'une seule de ces bilames puisse être actionnée par les rayons solaires
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incidents pour une position donnée du soleil, exception faite du cas où, comme on le verra plus loin, l'appareil est correctement orienté par rapport au soleil, Les roues d'arrêt 55, 55' sont contrôlées par des bilames 57, 57' munies,suivant la figure 12, de prisses 58, 58' disposés de telle manière que les plans de leurs sections princi- pales contiennent l'axe de l'arbre secondaire 4@ Ces sections principales sont donc à angle droit avec celle du prisme d'arrêt 44 du mouvement primaire (fig,13), - Les bilames d'arrêt 57, 57' sont montées en opposition,
cest à dire que lune d'elles freine la rcue quelle contrôle pendant que l'autre laisse la sienne libre et inversement; il suffit pour cela,, par exemple,, de maintenir par des vis telles que 25 (fig,7) -- les branches non correspondantes des deux bilames,
Le fonctionnement de cette partie du dispositif est le suivant:
en 1'-absence du soleil, les bilames
56, 56'- freinent les roues de déclenchement 54,. 54' et bloquent les deux différentiels,. empêchant ainsi le moteur 17' de tourner;.. dès que le soleil paraît, l'une des bilames 56 ou 56' a une de ses branches éclairées,. libère la roue correspondante 54 ou 54' et,, en débloquant ainsi le tambour porte-satellites de l'un des différen- tiels 45 ,45',. provoque le déclenchement de la rotation secondaire.
Si on suppose par exemple que la roue 54' a été ainsi libérée, le tambour 45 est seul freiné et les carters 5,5' tournent alors avec l'arbre 4 dans le même sens que le moteur 17 (pendant ce tenps, la roue d'arrêt 55'-est libre, tiédis que la rcue d'arrêt
55 est freinée). Lersque ces carters 5, 5'nt tourné d'un angle tel que le soleil tend à dépasser le plan de la section principale du prisme 58', la bilame 57' freine la roue 55' ,. bloque à nouveau le différentiel 45'
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et arrête le moteur 17'.
A cet instant, la lumière incidente est normale à la face du prisme 58', puisque elle est parallèle à la fois d'une part à sa section principale, et d!autre part (par suite de l'accomplis- - sement du mouvement primaire) à la section principale du prisme 44 (figure 13) perpendiculaire à la précédente.
La base du prisme 58'joue donc le rôle de la face d'orientation 6 citée au début de la présente descrip- tion,,
Les roues 54, 56 jouent exactement le même rôle lorsque la rotation a lieu en sens inverse,; par suite, les sections principales des prismes 58 et 58; devraient être contenues dans le même plan.
En fait, ces sections principales sont légèrement décalées de part et d'autre - de leur position correcte commune et-forment entre elles un petit angle- un degré par exemple- de.manière à pro- duire 1!arrêt avec une légère avance, afin que la deuxiè bilame d'arrêt soit encore en position de freinage au moment de l'arrê.t et empêche ainsi la rotation secondaire de s'inverser, par suite du fait que la deuxième bilame de déclenchement se trouverait également exci,tée au moment où l'appare-il se trouve dans la position correcte par rapport au soleil. L'appareil se bloque ainsi dans le pet.it angle formé par les plans principaux des prismes - 58, 58,.'.
Ainsi qu'il a été indiqué au début.de la pré- sente description, les moteurs 17,17', commandant les deux rotations de l'héliostat, ¯sent des moteurs d'horlogerie sans échappement. L'invention prévoit également un dispositif électrique de remontage automati( de ces ressorts.
A cet effet (fig.16), le barillet 17 de chacun des moteurs comporte un contact électrique 59 qui ferme, lorsque le ressort est débandé, par exemple
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à la fin de chaque tour fait par le moteur, le circuit d'un électro-aimant 60, disposé également dans le carter contenant le moteur et alimenté par une source quelconque par l'intermédiaire d'.un rupteur 61, L'arma- ture 62 de l'électro 60 est sclidaire d'un balancier 63 pivoté en 64 et portant, à son autre extrémité, un cliquet 65 qui vient, chaque fois que l'armature est attirée, en prise avec une roue à rochet 66 calée sur l'arbre du barillet. le rupteur est prévu de telle manière que;
pendant la durée de fermeture du circuit de l'électro 60, il envçie autant d'impulsions de courant dans l'électro qutil est nécessaire pour que le ressort du moteur se trouve complètement remonté. Le rupteur utilisé peut être évidemment quelconque, mais il est préférable, afin d'éviter les étincelles, d'employer celui représenté au dessin; ce rupteur, d'ailleurs connu en soi, est constitué par un tube coudé contenant, à sa partie inférieure, du mercure mettant en contact les bornes 67, 68.
A une extrémité du tube, se trouve un renflement .69 rempli d'hydrogène et contenant un filament -70 chauffé par le passage du courant des que le contact
59 se ferme; la dilatation de l'hydrogène, due à l'échauffement, repousse le mercure au-delà de la borne
67; le courant est coupé, l'hydrogène se refroidit, ce qui permet au mercure de refermer le circuit, et ainsi de suite.
La réalisation pratique du contact commandé par le barillet est représentée en figure 17. A cet effet, le barillet 17 du moteur porte une douille 71, solidaire, en rotation seulement, d'un écrou 72 mobile le long de l'arbre de remontage- 73 qui est file té. Cet écrou porte, à son extrémité, une gorge circulaire 74, dans laquelle est engagée= la tête .75 d'un levier de sonnette
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76, pivoté en 77,dont l'autre extrémité se trouve en regard d'une borne 78.
Lorsque le barillet a tourné d'un certain angle par rapport à l'arbre de remontage 73, le déplacement longitudinal de l'écrou 72 amène le levier 76 en contact avec le plot 78 et le remontage a lieu jusqu'à ce que l'écrou 72 se déplace suffisamment en sens'contraire pour rompre'le contact 77-78, 'L'adjonction de ce dispositif de remontage électrique rend entièrement automatique-l'appareil faisant l'objet de l'invention - cet appareil suit 'le soleilpar ses'propres moyens, se'règle lui--même après une disparition momentanée ou prolongée du soleil, et la seule intervention nécessaire consiste dans le choix de la direction à éclairer par les rayons réfléchis,
c'est à dire dans le pointage de l'arbre primaire de l'héliostat,
REVENDICATIONS
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements. ou modifications qui nous paraîtraient nécessaires, nous revendiquons ccmme notre propriété exclusive et privative:
1 -Héliostat auto-régulateur, dans lequel un arbre tournant, dit arbre primaire, porte un deuxième arbre, dit arbre secondaire, qui est perpendiculaire au premier et qui porte un miroir, les rotations de ces deux arbres étant commandées par un ou plusieurs moteurs contrôlés par des relais actionnés par le solo'il, de façcn que les rayons solaires réfléchis par le miroir aient une direction fixe, caractérisé par le fait que ces relais sont solidaires en rotation des dits arbres et reliés au miroir de telle manière que ce miroir tourne solidairement avec les relais autour de'l'arbre primaire et qu'il tourne autour de l'arbre secondaire d'un angle moitié-de celui dont tournent les relais..
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2 - Héliostat auto-régulateur suivant 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un arbre primaire orientable en direction et un élément de surface plane, appelé face d'orientation, solidaire des relais et que ces relais sont disposés de manière à orienter automa- tiquement ladite face d'orientation normalement aux rayons solaires, le miroir étant relié à cette face d'orientation de manière à en être solidaire en rotation autour de l'arbre primaire et à tourner, autour de l'arbre - secondaire, d'un angle moitié de celui dont tourne cette face, cette dernière liaison étant établie de manière à ce que la face d'orientation, ct le miroir soient parallèles lorsque le miroir est normal à l'arbre primaire,
3 - Héliostat suivant 1 et 2,
caractérisé par . le fait que les relais actionnés par les rayons solaires incidents comprennent des relais distincts commandant d'une part le déclenchement et l'arrêt de la rotation primaire, et, d'autre part, le déclenchement et 1.'arrêt de la rotation secondaire.
- 4 - Héliostat suivant 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que les relais de déclenchement de la rotation- primaire sont au nombre de deux, disposés chacun à une extrémité de l'arbre secondaire de telle manière que, dès que le soleil parait, l'un des deux relais soit éclairé quelle que soit l'orientation des arbres de l'héliostat.
5 - Héliostat suivant 1 à 4, caractérisé par le fait qne lus relais sont constitués par des bilames en forme d'U plat, la face d'orientation de l'héliostat étant formée par le plan des bilames d'arrêt.
6 - Heliostat suivant 1 à 5, caractérisé par le fait que les relais bilames en forme d'U sont maintenus avec jeu, de manière à pouvoir pivoter en deux points
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symétriques situés, sur les bords extérieurs de leurs branches, l'extrémité de l'une de ces branches étant en contact avec l'organe contrôlé, tandis.que l'extré- mité de l'autre branche est butée contre une vis de pression fixée au support de l'appareil, ou bien encore les.deux. branches ayant leurs extrémités. pincées entre un organe de freinage nota. le chargé par,,un ressort de rappel et unrebord du support.
7- Héliostat suivant 6, caractérisé par le fait que les bilames,, ou l'ensemble des bilames et des organes mobiles qu'elles comnandent, sont équilibrées par rapport aux axes de pivotement des bilames.
8. - Héliostat suivant 5 et 6, caractérisé par le fait qu:'.un miroir normal au plan de la bilame est disposé entre les deux branches de chaque bilame,. de manière à ce qu'une seule de ces deux branches puisse être éclairée à un instant donné par les rayons solaires incidents, ledit miroir étant de préférence prolongé sous la bilame par deux autres miroirs inclinés à 1350 environ sur le précédent.
9. - Héliostat suivant 5 et 6, caractérisé par le fait que les miroirs ci-dessus sont remplacés par un prisme tronqué disposé au-dessus de la bilame sur le trajet des rayons incidents, la section longitudinale - principale de ce prisme étant normale au plan de la bilam, son arête (fictive) coïncidant avec la fente de la.bilame et son angle étant tel qu'un rayon lumineux (rouge par exemple) parallèle au plan de la section principale du prisme., tombe,, après réfraction, sur les faces latéra- - les du prisme sous l'angle l'imite de la réflexion totale,, et la petite base de ce 'prisme étant noircie.
10 -Héliostat suivant 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un ou plusieurs moteurs, de
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préférence du type à ressort, entraînant à grande vitesse; par l'intermédiaire de transmissions appropriées; des petites roues; par exemple en caoutchouc, que les bilames freinent ou libèrent suivant que l'une ou l'autre de leurs branches est éclairée.
11 - Héliostat suivant 10, caractérisé par le fait que le miroir est fixé à un arbre parallèle à son plan et servant d'arbre secondaire, cet arbre étant privoté à l'extrémité supérieure d'une fourche portée par un arbre tournant dans une douille orientable et servant d'arbre primaire; un troisième arbre, parallèle à l'arbre secondaire, étant pivoté à la base de la dite fourche et portant, à chacune de ses extrémités, de part et d'autre de la fourche, un carter renfermant les moteurs et les - relais, ces derniers étant disposés dans des cloches en verre fermant les dits carters; et l'arbre portant les carters commandant, par un train réducteur dont le rapport du réduction est égal à 2, l'arbre secondaire portant le miroir.
12- Héliostat suivant 10 et 11', caractérisé par le fait que le moteur commandant la rotation primaire et logé dans 11 un des deux carters actionne un pignon à douille monté fou sur l'arbre portant les carters et engrenant avec une crémaillère circulaire fixée à l'extrémité supérieure de la douille supportant l'arbre primaire;
ce moteur primaire actionne, d'autre part-, le facteur porté-satellite d'un différentiel dont un arbre entraîne', par l'intermédiaire d'un train multiplicateur, une roue de déclenchement disposée sous la cloche en - verre à 1'extrémité externe du carter, tandis que l'autre arbre du différentiel est couplé directement à un arbre logé à l'intérieur de celui portant les carters, cet arbre interne commandant, dans le deuxième carter,
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une deuxième roue du déclenchement disposée -comme la première, les deux roues de déclenchement ôtant contrôlées chacune par un ensemble de trois billes disposées dans un même plan. normal à l'arbre secondaire et écartant - de la roue de déclenchement,
lorsque l'une dus bilames est éclairée, une pièce de freinage appliquée contre ladite roue par un ressort.
13 - Héliostat suivant 12, caractérisé par le fait que le tambour du différentiel, commandé par - l'arbre primaire, entraîne, en outre., une roue d'arrêt du mouvement primaire, cette roue étant contrôlée par une bilame munie d'un prisme suivant 9, la section principale de ce prisme étant normale à l'arbre secon- daire de l' appareil.
14 - Héliostat suivant 11, caractérisé par le fait que le moteur commandant la rotation secondaire est logé dans le deuxième carter et entraîne un dispositi: de changement de marche constitué, d'une manière connue ¯ en soi, par deux différentiels dont les arbres d'entrée - portent des pignons couplés directement entre eux, et dont les arbres de sortie portent des pignons couplés à l'aide d'un pignon intermédiaire, les tambours porte- satellites de chacun de ces deux différentiels entraînant chacun une roue de déclenchement et une roue d'arrêt, - tandis que l'arbre de sortie de l'un des différentiels commande un petit pignon en prise avec une roue dentée dont le moyeu est fixé sur la fourche portant le miroir, et sur laquelle roule le petit pignon lorsque le moteur secondaire est en marche,
- 15 -Héliostat suivant 14, caractérisé par le fait que les roues de déclenchement de la rotation secondaire sont contrôlées par des bilames à miroirs suivant 8, qui les freinent lorsqu'elles ne sont pas
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éclairées, tandis que les roues d'arrêt sont contrôlées par des bilames à prismes suivant 9, les sections prin- cipales de ces prismes, dont les bases servent de face
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- d'orientation a 1.'héliostat, étant disposées dans deux - plans passant tous deux par l'axe de l'arbre portant les carters; ces deux plans faisant entre eux un angle très faible;
par exemple de un degré, 16 - Héliostat suivant 1 à 10, caractérisé électrique ¯ par le fait qu'il conporte un dispositif/de remontage - automatique pour chaque moteur, chacun de ces dispositifs comportant un électro-aimant alimenté par des impulsions de courant obtenues par l'intermédiaire d'un rupteur oscillant, et dont l'armature est solidaire d'un balancieI portant à son extrémité un cliquet qui fait avancer d'une dent, chaque fois que l'armature est attirée,' une roue à rochet calée sur l'arbre du moteur, le circuit de 1'électro-aimant étant forné par le moteur à l'aide d'un contact commandé par le barillet,
par exemple à l'aide d'un écrou .solidaire en rotation du barillet - et se déplaçant le long de l'arbre de remontage fileté à cet effet et fermant,' soit directement, soit à l'aide d'un levier articulé, un contact placé sur le circuit
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de i' électro-ain3nt,
RESUME - Héliostat auto-régulateur, dans lequel un arbre tournant, dit arbre primaire, porte un deuxième arbre, dit arbre secondaire, qui est perpendiculaire au premier et qui porte un miroir, les rotations de ces deux arbres étant commandé par un ou plusieurs moteurs contrôlés - par des relais actionnés par le soleil, de façon que le,$ rayons solaires réfléchis par le miroir aient une direc- tion fixe,
caractérisé par le fait que ces relais sont solidaires en rotation des dits arbres et reliés au min@@ de telle manière que ce miroir tourne solidairement av@@ - les relais autour de l'arbre primaire et qu'il tourne autour de l'arbre secondaire d'un angle moitié de celui.
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