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MÉMOIRE D E S C R I P T I F déposé à l'appui d'une demande de BREVET d'INVENTION "COMMUTATEUR-COMBINATEUR ELECTRIQUE à CONTACTS à DOIGTS PIVOTANTS"
La- présente invention a pour objet un appareil commutateur-combinateur, à contacts à doigta pivotants, per- mettant de réaliser différentes combinaisons de circuits électriques telles qu'elles sont utilisées pour le réglage de la puissance absorbée par des appareils de chauffage par exemple. Il est évident que les appareils décrits peuvent également être utilisés dans d'autres buts et d'une manière générale dans tous-les cas où l'on désire réaliser, succes- sivement ou simultanément, la mise en service, en parallèle ou en série, de différents circuits.
Pour le réglage des appareils de chauffage on a, jusqu'à présent, utilisé de préférence des commutateurs à contacts rotatifs, soit du type à couteau et mâchoires, soit du type à segments et contacts à pression. Les inconvénients de ces constructions sont connus : dans le premier cas il peut se produire une diminution de l'élasticité des mâchoires, @
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d'où échauffement anormal et usure prématurée des' contacts ; dàns le deuxième cas, l'usure des segments due aux ruptures multiples peut amener des grippages pouvant entrainer la détérioration de l'appareil.
Dans tous les cas le remplacement de contacts usés est pratiquement impossible ou exige pour le moins un démontage presque complet des appareils et un nouveau réglage.
Ltappareil faisant l'objet de la présente invention est construit de manière à éviter tous ces défauts. Les contacts à doigts pivotants sont logés sur un axe maintenu entre deux platines fixées et entretoisées elles-mêmes par un corps en matière céramique de forme appropriée. Ce socle porte également les contacts fixes et les bornes de branchement auxquelles les contacts pivotants sont raccordés par des lamelles conductrices flexibles; les contacts à doigts sont sollicités dans le sens de la fermeture par des ressorts, représentés à titre d'exemple par des ressorts à boudin ;
un arbre à cames isolantes, logé dans les platines et aboutissant à un mécanisme de commande fixé sur l'une d'elles, permet de réaliser les différentes combinaisons de circuits par l'action de cames de forme appropriée qui soulèvent les contacts à doigts soumis à l'action des ressorts ou les laissent dans leur position de fermeture; enfin le mécanisme de commande peut être conçu de telle manière que la rupture des circuits s'opère brusquement et indépen- demment de l'action exercée sur l'organe de commande.
Le dessin ci-annexé représente à titre d'exemple un mode d'exécution de l'invention et on a supposé un combinateur à quatre contacts.
La fig. I représente une coupe transversale de l'appareil, montrant un contact dans la position fermée.
La fig. 2 représente une coupe transversale partielle de l'appareil montrant un contact dans la position ouverte.
La fig. 3 représente une vue en élévation de l'appareil coté contacts, et fait également apparaitre le
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mécanisme réalisant la rupture brusque et independante ae l'action exercée sur l'organe de commandée
La fige 4 représente une vue de face de l'appa- reil côté mécanisme de commande.
La fig. 5 représente une vue de côté d'un contact fixe muni d'un dispositif de soufflage magnétique.
La fige 6 représente une vue de face d'un contact fixe muni d'un dispositif de soufflage magnétique.
La fig. 7 représente une vue de côté d'un contact à doigt articulé dans la position ouverte.
La fig. 8 représente une vue de côté d'un contact à doigt articulé dans la position fermée.
La fige 9 représente une vue de face du mécanisme de commande réalisant la rupture brusque.
,
La fig. 10 représente une vue de côté du mécanisme de commande réalisant la rupture brusque.
L'appareil faisant l'objet de l'invention comprend un socle (I) contre les faces latérales du quel sont fixées, par des tiges (4), deux platines (2) et (3). Des feuilles (5) en matière isolante ayant pour but d'isoler les platines (2) et (3) par rapport aux contacts extérieurs et d'éviter un serrage direct de ces platines métalliques sur le corps (I) en matière céramique, sont intercalés entre ce dernier et les premièreso Le$ platines (2) et (3) sont en outre reliées par une tige (6) revêtue d'un canon isolant (7) servant d'en- tretoise et peuvent être munies de tiges épaulées (8) fixées par rivetage ou un autre procédé approprié servant d'élément: de fixation de l'ensemble de l'appareil.
Ltassemblage ainsi constitué sert de support à tous les éléments électriques et mécaniques de l'appareil.
La forme du socle (I) est choisie de telle sorte qu'il puisse être fabriqué par tréfilage avec un simple usinage supplémentaire. Ce procédé permet de réaliser d'une manière facile et avec un minimum d'outillage des socles pouvant recevoir un nombre quelconque de contacts.
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Ce socle (I) supporte deux rangées de bornes (9) et (10) dont les premières sont reliées par des lanielles conductrices flexibles (II) aux contacts mobiles.
Dans l'appareil représenté par les figures 1, 2, et 3 les quatre contacts fixes (12) sont groupés par paires, munies chacune d'une borne (10). Il est bien évident que les contacts fixes peuvent recevoir chacun une borne (10) individuelle.
La forme des contacts fixes (12) est telle que ces derniers peuvent être équipés avec un dispositif de soufflage magnétique qui sera décrit plus loin.
Les contacts à doigts pivotants sont constitués par un levier (13) qui peut être en tale découpée et cambrée en forme d'U par exemple, lorsqu'il s'agit d'appareils d'intensité faible ou encore être une pièce de fonderie lorsqu'il s'agit de combinateurs à forte intensité. Ce levier (13) comporte à une extrémité une anse ou un alésage (14) permettant de. le loger sur un axe (15) muni d'une gaine isolante (16) et fixé dans les platines (2) et (3).
Cette disposition permet aux leviers (13) un mouvement pivotant autour de l'axe (15). Le -levier (13) est muni d'un galet (17) pouvant tourner autour d'un axe (18) et porte à son extrémité un doigt de contact (19) fixé par rivetage ou tout autre procédé approprié. Les lamelles conductrices flexibles (II) sont prolongées jusqu'à l'extrémité du levier (13) portant le doigt de contact (19) et recourbées de manière à établir une liaison électrique directe entre ce dernier et les bornes (9). Un ressort à boudin (20) est prévu pour chaque contact à doigt, comprenant les pièces (11-13-17-18-19), et sollicite ce dernier dans le sens dela fermeture.
Ces ressorts sont logés dans des canaux (21) prévus à cet effet dans le socle (I) et accrohés par une anse (22) à une tige (23) logée dans une encoche (24) de ce socle (I).
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La. commande des contacts mobiles peut aire réalisée d'une manière très simple par un arbre central carré (25) sur lequel on cale des cames profilées, en matière isolante (26). La forme de ces cames peut être différente pour chaque contact à doigt et permet par conséquent de réaliser les combinaisons les plus variées. Le couple nécessaire au déplacement de l'arbre à cames d'une position à une autre est réduit du fait que tout glissement entre cames et contacts est évité par l'action des galets (17). Ces derniers, en roulant sur les cames, empêchent en outre que les surfaces de ces dernières soient métallisées comme cela se produirait au cas où les contacts glisseraient directement sur les cames.
Les fig. 7 et 8 représentent une autre construction des contacts à doigts pivotants permettant de diminuer l'usure des contacts due aux effets des arcs.
A cet effet, le contact (19) n'est pas fixé rigidement sur le levier (13) mais sur un petit pont basculant (44) pouvant pivoter autour d'un axe (45) logé dans le levier (13). L'une des extrémités du ressort (20) est attachée à ce pànt (44). La connexion flexible (II) formant boucle est rivée sur le pont (44) entre ce dernier et le contact mobile (19).
La fig. 7 représente les: contacts dans la position ouverte. Sous l'action du ressort (20), le pont (44) vient buter contre le levier (13) au point (46). Si l'on tourne la came (26) dans le sens de la fermeture, les contacts (12-19) viennent toucher aux points (47); le pont (44) pivote autour de son axe (45) au fur et à mesure que la came (26) s'efface, le contact (19) glisse et roule sur le contact (12) jusqu'à ce que le pont (44) bute sur lelevier (13) au point (49). A ce moment, le point de contact entre (12) et (19) se trouve en (48) c'est-à-dire, éloigné des points (47) où se produit la rupture.
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Les différents avantages de l'appareil faisant l'objet de la présente invention sont évidents :
I - Accessibilité et par conséquent interchangeabilité facile des contacts usés. Il suffit en effet de retirer les axes (15) et (23) pour enlever les contacts à doigts pivotants. Les contacts (12) et (19) sont toujours accessibles et peuvent être contrôlés et même retouchés sans démontage aucun.
2 - Possibilité de construire les appareils les plus divers par simple adjonction ou suppression de contacts, le socle (I) et les cames (26) pouvant être fabriqués par tréfilage leurs longueurs axiales peuvent par conséquent être choisies à volonté.
3 - La pression entre contacts fixes et mobiles est donnée par ressorts à raison d'un par contact. Les pièces parcourues par le courant ne servent que de conducteurs et la pression entre contacts est indépendante de l'usure éventuelle de ces derniers.
4 - Les circuits électriques constitués par les bornes- (9), les vis (27), les lamelles (II), les doigts (19 et 20) et la borne (10), sont disposés en forme de boucle d'où résulte un soufflage magnétique de l'arc de rupture formé lors de la séparation des doigts (19) et (12). La forme de ces derniers est d'ailleurs choisie telle qu'elle par.-et l'adjonction de petits aimants de soufflage (30)(voir fig.5 et 6) garnis de part et d'autre d'écrans isolants (28) et (29) dont le premier sert à renforcer l'isolement entre contacts voisins, le deuxième à éviter que l'arc touche l'aimant (3D). L'extrémité inférieure des contacts (12) entoure l'aimant (30) à la manière d'une spire et produit entre les ailes latérales de ce dernier un champ transversal.
Ce perfectionnement est particulièrement utile pour les appareils destinés à couper des courants continus ou des courants d'intensité élevée.
Aisi que le montre la fig. 10, l'appareil est normalement équipé avec une manette de commande (31) solidaire
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de l'arbre (25).
Pour maintenir dans des positions déterminées les cames (26) solidaires de l'arbre (25) celui-ci est muni d'un tambour (32) (fig. 4), à encoches (33) auxquelles correspon- dent des galets (34) pouvant tourner autour des axes (35) so- lidaires des leviers (36). Ces derniers peuvent pivoter au- tour des axes (37) fixés par rivetage ou un autre procédé ap- proprié dans la platine (2).
Sous l'action d'un ressort (38) accroché de part et d'autre sur les extrémités des leviers pivotants (36), les galets (34) viennent se loger dand les encoches (33) du tam- bour (32) et maintiennent par conséquent l'arbre (25) dans une position déterminée.
Le mécanisme représenté à titre d'exemple sur la fig. 4 permet de réaliser quatre positions par tout de ma- nette complet et ceci dans les deux sens. Il est évident que ce nombre peut être changé en prévoyant sur le tambour (32) la quantité d'encoches désirée et en décalant ou en supprimant l'un des éléments d'arrêt constitués par les pièces (34) - (35) - (36) et (37). Une des attaches du ressort serait alors réalisée au moyen d'un pivot fixé sur la platine (2).
Par l'adjonction d'un dispositif supplémentaire, le mécanisme peut être complété de manière à rendre le mouvement d'ouverture des contacts indépendant du mouvement de la manette (31).
D'après la fig. 9, la manette (31) est folle sur l'arbre (25) et ne peut agir. que par l'intermédiaire d'un entraineur (38) sur un secteur (39) solidaire de l'arbre (25) Dans la position de repos cet entraineur et par conséquent, la manette (31) sont maintenus dans le plan de symétrie du secteur (39) par un ressort à torsion (40) logé sur l'arbre (25) et dont les extrémités butent d'une part sur un cran du secteur (39) et maintiennent de l'autre part l'entraineur (38) au moyen d'un cran (41) prévu sur ce dernier.
En tournant la manette (31) on bande le ressort (40)
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et après avoir effectué- la moitié de la course angulaire entre deux positions de repos voisines de l'arbre (25), le cran (41) vient buter contre un des becs (42) du secteur (39).
En continuant le mouvement, on entraine ce dernier et en même temps le tambour (32) qui en écartant les galets (34) bande le ressort (38). Dès que la pointe (43) dépasse la droite reliant le centre du galet (34) avec celui de l'arbre (25) c'est-à-dire après avoir entraîné ce dernier de la demicourse angulaire entre deux positions de repos voisines, le mouvement de l'arbre est achevé par l'action du ressort (38) sur les galets (34) qui en roulant dans l'encoche suivante du tambour (32) communiquent à ce derhier'un mouvement rotatig.
Les cames (26) étant conçues de manière à ce qu'elles soulèvent les contacts à doigts pivotants dans la deuxième moitié de la course angulaire seulement; la rupture des cir- cuits se produit brusquement et indépendamment du mouvement de la manette (31).
REVENDICATIONS
I - Commutateur-combinateur électrique caractérisé en ce que des contacts mobiles à doigts pivotants, disposés en rangée sur un axe fixé entre deux platines disposées de part et d'autre d'un socle en matière céramique profilée et se trouvant en face de contacts fixes solidaires du socle, sont sollicités dans le sens de la fermeture par des ressorts, ces dits contacts à doigts pivotant étant dommandés par un arbre à cames isolantes agissant sur des galets solidaires des doigts de contacts dans le sens de l'ouverture; ces contacts fixes et mobiles étant disposées de façon à rendre aisé leur contrôle, leur retouche et leur remplacement; en outre les formes profilées du socle et des cames permettent la réalisa- tion simple d'appareils à circuits multiples.
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