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If PERFEC'l'IONli#rvIENTS AUX SYSTEMS ELEcrl'RO-1AGN.ETI'UES POUR LE REGLAGE AUTOMATIQUE DES TEMPERATURES Il
La présente invention est relative à la technique de la. régulation automatique des températures au moyen d'un galvanomètre sensible aux courants extrêmement réduits et dont l'aiguille'agit comme contact pour produire des effets à partir desquels a lieu le contrôle automatique d'une source de chaleur.
Dans les systèmes selon cette technique, l'excitation du galvanomètre a lieu en dérivation aux sommets à
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potentiel variable d'un pont de Wheatstone établi avec des résistances variables en fonction de la température. Ces résistances sont soumises à des températures variables et réglées de telle sorte que tout déséquilibre du pont, c'est-àdire toute différence de potentiel, dans un sens ou dans l'autre, à l'excitation du galvanomètre produise la fermeture du contact de l'aiguille et déclenche les effets qui doivent ramener l'équilibre.
Dans les systèmes de ce genre, on utilise des contact: ou basculeurs à mercure qui ont l'avantage de ne sciais s'encrasser, mais qui, par contre, ont l'inconvénient, surtout lorsque l'installation est exposée à des trépidations, de garder le mercure en contact avec les trois bornes du bas- culeur, Il se produit alors un phénomène dit de " mise en sonnerie ", les contacts étant animés d'un battement périodique qui s'entretient indéfiniment.
La présente invention qui concerne surtout l'application des systèmes du genre décrit au contrôle autometique du chauffage des véhicules ferroviaires et autres, exposés à des trépidations, a pour but principal de remédier à l'inconvénient ci-dessus. A cet effet, elle consiste notamment à connecter les basculeurs à mercure au pont de Wheatstone et à l'enroulement du galvanomètre, de façon que lorsque le mercure touche accidentellement les trois plots d'un basculeur à mercure, le galvanomètre soit court-circuité, l'aiguille restant alors au zéro pendant un temps très court, ce qui est sans inconvénient.
Ce caractère de l'invention s'applique évidemment aux installations fixes, bien que la nécessité en soit moins impérieuse que pour les installations sur véhicules terrestres, nautiques et aériens.
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Dans son application aux véhicules et plus spécialement aux véhicules ferroviaires, l'invention concerne une réalisation et une répartition des résistances sensibles à la température qui interviennent dans le réglage de la température à l'intérieur des compartiments. Cette réalisation comporte un ensemble constitué par une résistance répartie sur un support isolant tel que l'amiante disposé entre deux plaques métalliques à bonne conductibilité thermique, en aluminium par exemple, avec interposition d'un isolant approprié (mica ou autre).
Ces résistances connectées en série sont réparties aux endroits suivants, lorsque l'invention s'applique au chauffage de compartiments de chemins de fer par lèchage de la face interne de la toiture ou pavillon, au moyen d'air chaud qui circule aussi devant les baies ou glaces.
- Une ou plusieurs résistances sont placées sur le pavillon pour être influencées par la température de l'air et du pavillon.
- Des résistances sont placées au-dessus des baies pour être influencées par l'air refroidi par contact avec le pavillon.
- Des résistances sont placées dans les compartiments de façon à faire intervenir dans le contrôle automatique, la température de l'atmosphère propre du compartiment.
- Des résistances sont placées à l'extérieur de la voiture pour tenir compte de la température extérieure et de la vitesse de la voiture.
Avec le système de chauffage envisagé ci-dessus et les résistances réparties comme on vient de l'indiquer, lorsqu'une voiture est froide et que l'on commence à admettre l'air de chauffage, le contrôle est tel que cet air est admis à une température élevée et enveloppe immédiatement
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les voyageurs d'une gaine qui par effet de convexion, donne la sensation d'une atmosphère chaude. Au fur et à mesure que les parois léchées, et notamment le pavillon, s'échauffent, elles rayonnent leurs calories sur les occupants sans échauffement sensible de l'atmosphère des compartiments. Par le jeu des résistances de contrôle, le chauffage par rayonnement se substitue progressivement à celui réalisé au départ par convexion et l'air circule à température de plus en plus réduite.
Le réglage peut être tel qu'en période de fonctionnement le rayonnement du pavillon assure le chauffage dans une atmosphère relativement fraîche, ce qui assure un confort réel aux occupants.
L'invention, spécialement appliquée au chauffage des véhicules ferroviaires concerne encore différents points qui apparaîtront dans la description qui suit et se rapporte au dessin schématique, annexé à titre d'exemple seulement, et dans lequel :
La figure 1 est un schéma d'un système de contrôle avec contacts à mercure montés suivant l'invention pour éviter la mise en sonnerie.
La figure 2 est une coupe schématique transversale d'un compartiment de voiture de chemin de fer, et montrant l'emplacement des résistances intérieures de contrôle.
La figure 3 est un schéma d'une installation de chauffage d'une voiture de chemin de fer.
Dans le système suivant la figure 1, un pont de Wheatstone comporte les branches 1, 2, 3,4 . Sur la branche 4 sont prévues les résistances 5 variables avec la température, et par exemple les résistances définies plus haut, toutes montées en série d'un compartiment à l'autre d'une voiture de chemin de fer. Sur la branche 3 sont montées : une résistance de réglage 6 et une résistance de
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compensation 7 intervenant à la manière connue pour la détermination des conditions de réglage au départ.
Le pont est alimenté aux sommets 8 et 9, par une source à bas voltage, 12 volts par exemple. Entre les som- mets à potentiels variables 10 et 11 est monté l'enroule- ment ou cadre 12 d'un galvanomètre dont l'aiguille 13 comporte à la manière connue, une pointe 14 qui vient, lors- que le cadre 12 est excité, même très faiblement, prendre avec une résistance 16.
L'aiguille 13 est reliée en permanence contact avec une touche 15 en série en permanence au som- met 8 du pont et, conformément à l'invention, les deux bas- culeurs à mercure 17 et 17a qui agissent en combinaison pour inverser le sens d'excitation du cadre 12 du galvano- mètre lorsque l'aiguille est venue toucher le plot 15 sont montés de telle sorte que la liaison de leurs trois plots par étalement accidentel du mercure, n'ait d'autre-: résultat que de court-circuiter le cadre 12. Dans l'exemple représenté : - Le plot central des basculeurs 17 et 17a. est relié aux sommets 10 et 11 du pont respectivement.
- L'un des plots d'extrémité 19 du basculeur 17 est relié au plot opposé 20 du basculeur 17a.
- L'autre plot d'extrémité 21 du basculeur 17 est relié au plot opposé 22 du basculeur 17a.
- Le cadre 12 est connecté aux deux lignes 19-20 et 21-22 .
- La résistance 16 est connectée aux circuits précédents de façon que, selon la position des basculeurs, elle court-circuite la branche 4 ou la branche 1 du pont.
Elle constitue l'enroulement d'un électro qui a pour arma- tures mobiles les deux contacts de travail 16a et 16b dont la fermeture met respectivement en circuit sur une source S de 110 volts les électros ou relais 23a et 23b, par l'in- termédiaire d'un basculeur à mercure 17b conjugué avec les
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deux basculeurs 17 et 17a. La source S peut d'ailleurs assurer également l'alimentation du pont, ce qui permet, au moyen d'un montage convenable, de supprimer la source B.
Le fonctionnement de l'installation est le suivant :
L'aiguille 13 étant au zéro, on supposera qu'une variation de la résistance constituée par l'ensemble des résistances 5 , dans un sens qui correspond à un excès de calories fourni par la source de chauffage, déséquilibre le pont de Wheatstone. L'excitation du cadre 12 amené le contact 14 au collage de 15 ce qui, à la manière connue dans les systèmes du genre décrit, met la résistance ou électro 16 en dérivation sur la résistance 5 pour accentuer le déséquilibre du pont et assurer un contact franc e 14 - 15.
L'électro 16 est excité par un circuit comprenant : un pôle de la batterie B d'alimentation du pont, branche 3 du pont, plot 22 du basculeur 17a, électro 16, contacts 15-14 , aiguille 13 et l'autre pôle de la batterie B.
Les contacts 16a et 16b sont simultanément fermés.
Un circuit s'établit par : source S - 110 volts, contact 16b,électro 23b, basculeur 17b et source S. L'excita- tion de l'électro 23b agit sur les basculeurs 17, 17a et pour les placer dans les positions figurées au dessin en traits discontinus. Il en résulte :
1 - Une inversion du sens d'excitation du cadre 12 qui produit le décollage franc de l'aiguille 13, c'est-àdire la rupture du contact 14 - 15.
2 - La mise en circuit aux bornes de la source S du relais 24 qui agit par tout intermédiaire approprié pour réduire le chauffage à la source.
Lorsque la résistance 5 varie dans un sens qui correspond à une insuffisance de chauffage à la source, le déséquilibre du pont est tel qu'un courant circule dans le cadre 12 dans le sens dé rapprochement des contacts 14-15.
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Lorsque ce contact a lieu, le collage est accentué du fait que la résistance 16 court-circuite la branche 3 du pont.
Les contacts 16 et 16b sont de nouveau fermés et les bas- culeurs 17 - 17a et 17b ramenés aux positions qu'ils occupent au dessin, par excitation.'du relais 23a . L'excita- tion du relais 24 est coupée et le relais 25 mis en circuit aux bornes de la source S pour agir dans le sens d'augmentation du chauffage à la source.
Il est à noter qu'on pourrait supprimer le relais 16 et faire contrôler directement l'excitation des relais 23a et 23b par le contact 14 - 15 de l'aiguille 13.
Ce système est applicable quelle que soit la source de chauffage de l'air. Si cette source est constituée par un échangeur thermique alimenté par la vapeur fournie par la locomotive, les relais 24 et 25 agissent sur une vanne de réglage de la vapeur, soit par réglage progressif, soit par réglage par tout ou rien. Si le chauffage est électrique les relais 25 et 24 agissent sur des rhéostats appropriés. Une même voiture peut comporter les deux chauffages; électrique et par vapeur. Un exemple de ce cas est représenté au schéma de la figure 3 et sera, décrit plus loin.
Comme déjà indiqué, les résistances 5 sont toutes montées en série d'un compartiment à l'autre, sur la branche 4 du pont de Wheatstone. Ces résistances comportent:
Pour tout l'ensemble d'une voiture : - Une résistance placée à l'extérieur et à l'avant de la voiture. Cette résistance tient compte de la température extérieure et de la vitesse ou du vent relatif. Elle est en effet légèrement chauffée par le passage du courant et plus ou moins refroidie par le vent relatif. Pour la même raison elle fait intervenir l'insolation dans le réglage.
- Des résistances 26 (figure 2) placées dans
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l'intérieur de chaque compartiment, au-dessusdes bies 27.
Ces résistances constituées comme indiqué plus haut font intervenir dans le réglage, la température de l'air qui, provenant chaud du distributeur 28 a léché le pavillon 29.
Cet air, lorsqu'il quitte le pavillon peut être appelé dans des espaces définis par des écrans 30 et 31 qui, par effet de Venturi, s'opposent à sa diffusion immédiate dans l'stmosphère du compartiment.
- Des résistances 32 encastrées dans le pavillon et qui font intervenir dans le réglage, à la fois la tempé- rature propre du dit pavillon et la température de l'air de léchage.
- Des résistances 33 réparties aux endroits les plus appropriés pour être influencées par la température de l'atmosphère du compartiment.
- Une résistance placée dans la gaine ou le distributeur 28 d'amenée d'air chaud afin d'éviter que, dans le cas de températures extérieures momentanément élevées et dues à des causes quelconques,la température de l'air soufflé ne s'abaisse pas au-dessous d'une valeur trop basse.
La série de toutes les résistances ci-dessus est terminée par une résistance extérieure à la voiture et placée à l'arrière de celle-ci. Cette résistance devient la résistance placée à l'avant lorsque la voiture change de sens de déplacement.
Dans le système de réglage ou de contrôle automati- que décrit dans ce qui précède et dans tous ceux du genre général exposé en premier lieu, on peut utiliser au lieu d'un galvanomètre à un seul cadre, les galvanomètres du genre " Logomètre " à cadres croisés. Dans ce cas, l'un des cadres est monté en série avec l'ensemble des résistances variables avec la température et l'autre cadre est mis en série avec
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une résistance de réglage ou de compensation. Dans ce cas, il y a substitution d'un cadre à un autre et, au moment du contact, cette substitution produit un effet d'inversion analogue à celui produit par les basculeurs à mercure 17 et 17a.
La figure 3 montre le schéma d'ensemble d'une installation de contrôle du chauffage à bord d'une voiture ferroviaire appelée à circuler sur voies ordinaires et sur voies électrifiées. Dans cet exemple, les sources de chauffage utilisées pour l'air soufflé dans les compartiments sont : la vapeur fournie par la locomotive de traction, des résistances électriques alimentées par une batterie chargée par la génératrice entraînée à partir d'un des essieux de la voiture, ou encore des résistances électriques alimentées à partir du courant 1500 volts lorsque la voiture circule sur une voie électrifiée.
Trois systèmes de contrôle tels que celui décrit en référence à la figure 1 sont prévus et montés en dérivation sur la batterie 64 volts de bord.
Le contrôleur C agit pour régler la température de l'air.
Le contrôleur C1 intervient pour empêcher que la température de l'air soufflé ne tombe au-dessousd'une valeur déterminée.
Le contrôleur C2 contrôle l'action d'une batterie de résistances électriques de chauffage placée sous les planchers des compartiments de la voiture.
En période d'hiver, lorsqu'on dispose de vapeur fournie par la locomotive, un appareil connu tel que le n Pressuretrol " par exemple, soumis à la pression de la vapeur agit sur un contact 33 - 34 qui met en circuit les contrôleurs C et C1 aux bornes de la source S, 64 volts par : pôle + de la source, ligne 35, contrôleurs C, C1,
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ligne 36, contacts 33-34 , ligne 37 et pôle - de la source S1. Un relais 38 excité agit pour ouvrir une vanne d'admission de vapeur dans l'échangeur de chauffage de l'air soufflé par un ventilateur 39 .
Le circuit d'alimentation de celuici sur la source Si comporte d'une part le contact 40 isolé du contact 33 - 34 et qui se ferme et se coupe en même temps que le contact 33-34 sous l'action de l'appareil 41 soumis à la pression de vapeur, et, d'autre part, le contact de travail 42a qui se terne en mêne temps que le contact 42 lorsque la génératrice est enclenchée. Ce même contact 42 agit pour mettre en circuit des résistances 43 de chauffage de l'air soufflé lorsque, en période d'été ou de demi-saison, ou au cas voulu ou accidentel où il n'est pas admis de vapeur.
Dans ce cas, le contact 33-34 est coupé ainsi que le contact 40. Mais dès que la génératrice est enclanchée, c'est-àdire lorsque la voiture se met en marche, les contacts 42-42 se ferment. Le ventilateur 39 et les résistances 43 sont mis en circuit et ce, sans risque d'épuiser fortuitement la batterie ou source SI puisque celle-ci est constamment rechargée par la génératrice.
Dans ces conditions, le circuit d'alimentation des résistances 43 se ferme par :
Pôle + de la source S, contrôleurs C et C1, contact mobile 33, contact 44, contact mobile 45, contact 42, résistance 43 et pôle moins de la source SI. Ce circuit peut être coupé par là contrôleur F qui intervient dans les conditions expliquées plus haut.
Si, en cas d'élévation brusque de la température extérieure, ou en cas d'affluence dans la voiture, le contrôleur 0 agissait de telle sorte que la température de l'air soufflé descende audessous d'une certaine valeur susceptible de donner aux occupants des compartiments une sensation de froid, le
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contrôleur Cl spécialement prévu à cet effet, intervient pour maintenir l'air au-dessus de la température minimum considérée coe inadmissible. A cet égard, on peut constituer le contrôleur Cl par un simple dispositif thermo statique qui ferme le circuit précédemment énoncé pour des résistances 43 , lorsque ce circuit ayant été coupé par le contrôleur C, la température de l'air soufflé a tendance à baisser audessous d'une valeur pour laquelle est réglé le thermostat.
Dans lecas de chauffage par la vapeur, le contact étant fermé en 40 le moteur du ventilateur 39 est alimenté normalement par la source SI . Sous chaque compartiment est en outre prévue une série de résistances chauffantes 46 qui peut être alimentée par la source S1 sous le contrôle d'un contrôleur C1 qui peut être constitué par un dispositif thermostatique qui maintient la température des résistances 46 à 25 degrés par exemple.
Lorsque les résistances 43 sont en circuit, le relais 47 est excité et coupe le contact de repos 47 de façon que les résistances 46 ne soient plus en action. Mais lorsque le contrôleur C ,intervient, lorsque l'air n'a pas besoin d'être chauffé, pour couper l'excitation des résistances 43, le relais 47 cesse d'être excité ; le contact de repos 47 se ferme et si la génératrice est enclanchée, le contact de travail 42b conjugué avec 42a se ferme, et les résistances 46 sont alimentées sans risque d'épuiser la batterie ou source S1. on voit donc que le plancher n'est chauffé que dans les intervalles de temps durant lesquels l'air de soufflage ne doit pas être chauffé, et ce seulement, lorsque le chauffage par la vapeur n'intervient pas (période de demi-saison ou défaillance de l'alimentation en vapeur ).
Un dispositif manuel peut éventuellement permettre de déroger pour un temps fixé à l'avance et déterminé par un mouvement
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d'horlogerie au programme établi. L'installation qu'on vient de décrire se complète par un chauffage sous tension élevée (1500 volts) par exemple lorsque la voiture fait partie d'un convoi remorqué par automotrice électrique sur une voie électrifiée. Une prise de courant excite alors le relais 48 qui bascule le contact mobile 45 . Le contact 45 - 49 est coupé, le contact 45-50 est établi et par transformateurs convenables, les lignes 51 et 52 sont reliées à l'alimentation haute tension. Les résistances 43 sont mises hors circuit ainsi que les contrôleurs C2 et les résistances 46 .
Une série de résistances spéciales pour le chauffage de l'air soufflé par le ventilateur 39 est alors mise en circuit sous le contrôle des contrôleurs C et C1 avec les mêmes effets que ceux déjà indiqués, le contact 33 - 44 restant fermé, par suite de l'absence de pression dans l'appareil 41.
REVENDICATIONS
1 - Perfectionnements aux systèmes électromagnétiques pour le réglage automatique des températures, du genre dans lequel un pont de Wheatstone à résistances variables avec les températures excite un galvanomètre à contact, caractérisés en ce que des basculeurs à mercure sont connectés au pont de Wheatstone et au galvanomètre de façon que lorsque le mercure touche accidentellement les trois plots d'un basculeur à mercure, le galvanomètre soit court-circuité, l'aiguille restant alors au zéro pendant un temps très court, ce qui est sans inconvénient.