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Perfectionnements aux commutateurs électriques.
Convention Internationale: Demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N 17.661 déposée le 22 avril 1935 par John Ellis OSTLINE dont la demanderesse est l'ayant droit.
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L'invention se rapporte en général à des dispositifs opérant des contacts multiples et son objet principal est de procurer un dispositif capable de fermer ou d'ouvrir simultanément un nombre de circuits électriques relativement grand.
Un autre objet de l'invention est de procurer un dispositif de ce type qui soit de construction simple, d'un fonctionnement sûr et peu coûteux à fabriquer et à assembler.
Une des caractéristiques de l'invention se rapporte à la construction de ce dispositif permettant de l'assembler facilement et ne nécessitant qu'un très faible ajustage, si celui-ci est requis après assemblage, les contacts étant guidés par les moyens utilisés pour fermer les contacts.
Une autre caractéristique se rapporte aux procédés de commande doubles qui ne requièrent qu'une seule impulsion de courant pour mettre le dispositif en position de travail qu'il conserve jusqu'à de qutil soit rappelé en position de repos par une autre impulsion de courant.
Une autre caractéristique se rapporte aux moyens utilisés pour fermer les circuits, ils comportent deux surfaces frottantes de contact pour chaque contact de fermeture de circuit, ce qui donne la certitude d'obtenir toujours de bonnes connexions parfaitement nettoyées.
D'autres caractéristiques de l'invention seront directement comprises en se reportant au plan joint dans lequel :
La fig. 1 donne une vue en élévation du dispositif à contacts multiples,
La fige 2 donne une vue latérale du dispositif à contacts multiples,
La fig. 3 montre une section à travers le solénoîde de commande à deux mouvements,
La fig. montre la vue d'une portion de l'ensemble de l'axe partiellement assemblé, La fig. 5 montre une vue en bout de l'axe,
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La fige 6 montre un anneau de commutation individuel,
La fig. 7 montre une des rondelles en fibre utilisée pour le montage de l'axe.
Le dispositif à contacts multiples dans la forme représentée au'plan peut être considéré comme constitué de trois parties qui sont: le banc de contact, l'axe de commutation et les organes commandant l'axe de commutation.
Le banc de contact comprend deux bancs parallèles ou lattes 1 et 2 constituées d'une matière isolante telle que la bakelite ou l'ébonite. Les lattes isolantes 1 et 2 sont maintenues assemblées au moyen de pièces de séparation 3 fixées par des vis 4 qui pénètrent dans la pièce 3 après avoir traversé les lattes 1 et 2. Les rangées de fils de bronze 5 espacés également traversent les deux lattes 1 et 2 et forment deux rangées parallèles de fils de contact. Les fils 5 à leur extrémité inférieure sont tous recourbés d'une manière appropriée pour former des terminais auxquelles des fils peuvent être soudés. Les fils 5 entre les bancs 1 et 2 sont parallèles mais après avoir traversé la latte supérieure 1 ils sont pliés légèrement pour donner une certaine pression de contact contre les anneaux de commutation 6.
On peut prévoir un nombre de paires de fils 5 égal au nombre des circuits électriques quton désire ouvrir ou fermer simultanément. Dans Inapplication particulière représentée au plan on a supposé qu'il y avait quatre-vingt trois circuits qui doivent être tous ouverts ou fermés, dans ce cas il faut cent soixante-six fils ou quatre vingt trois paires de fils 5.
L'axe de commutât ion comprend un axe 10 qui s'étend d'un bout à l'autre du dispositif. Les extrémités de l'axe 10 sont machinées et supportées dans des paliers en bronze 11.
La roue d'engrènement en bronze 12 est fixée d'une manière rigide sur l'axe 10, elle prend dans une roue I3 montée sur
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l'électro du solénolde. Un collier d'espacement 14 bloqué sur ltaxe 10 possède un bras 15 qui attaque la tige 16 quand l'axe de commutation est en position normale. Une douille en ébonite 17 est glissée sur l'axe 10 et bute contre le collier 14. Les rondelles en fibre 7 et les anneaux de com- mutation 6 sont assemblés alternativement sur la douille 17 comme il est montré en fig. 4. Le nombre des anneaux de com- mutation 6 assemblés sur l'axe dépend du nombre des circuits quton désire ouvrir ou fermer simultanément.
Chaque rondelle en fibre est percée d'un trou 8 et chaque anneau de commutation possède une échancrure 9, 1'échancrure 9 ayant une largeur égale au diamètre du trou 8 percé dans les rondelles 7. Une rainure en forme de V est aménagée à la périphérie de chaque anneau de commutation 6 pour donner deux surfaces de contact aux fils correspondant 5 et chaque anneau de commutation 6 est à angle coupé/droit à l'échancrure 9. Une tige 18, de préférence en fibre, est insérée à travers les trous 8 des rondelles 7 et les échancrures 9 des anneaux de commutation 6, elle pénètre dans des trous prévus dans les colliers 14 et 19 qui sont bloqués sur l'axe 10. Un assemblage similaire de rondelles 7 et d'anneaux de commutation 6 est empilé sur la douille en ébonite 17 glissée sur l'axe 10 de l'autre enté du collier 19.
Une autre tige en fibre 18 est insérée à travers les trous des rondelles 7 et les éohanorures 9 des anneaux de commutation 6 et pénètre dans des trous forés dans les colliers 19 et 20. L'écrou 21 est alors vissé à l'extrémité de l'axe 10 pour serrer l'ensemble. Chaque circuit comprend un fil de chaque paire, les anneaux de commutation correspondant et l'autre fil de la paire. Si le dispositif à contacts multiples doit fermer ou ouvrir simultanément tous les circuits la tige en fibre 18 peut partir du trou foré dans le collier 14, tra- verser les trous 8 et les échancrures 9 ainsi qu'un trou foré dans le collier central 19 et aboutir à un trou foré dans le
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collier extrème 20.
Si on désire avoir un groupe de coupure et un groupe de fermeture dans le même dispositif à contacts multiples on donnera à la tige en fibre 18 de l'empilage gauche ou de l'empilage droit un léger déplacement angulaire par rapport à la tige 18 de l'autre empilage de telle sorte que dans un empilage chaque fil des paires 5 viendra en contact avec l'anneau de commutation correspondant 6 tandis que dans l'autre empilage un fil seulement de chacune des paires 5 sera en contact avec l'anneau de commutation l'autre fil de chaque paire venant au contact de la tige en fibre 18.
Les organes de commande dans Inapplication particulière de l'invention représentée au plan comprennent un solénoïde à double action mais on doit comprendre qu'un moyen d'entraînement quelconque peut être mis en oeuvre sans qu'on se dépar- tisse ' de l'esprit de l'invention. Le solénolde comprend deux bobines 25 et 26 ayant chacune leur champ magnétique propre commandant le plongeur d'attaque 27 et la tige 28.
Les bobines 25 et 26 sont enroulées sur un support en laiton 33'et sont séparées par une pièce en fer doux 32 de forme carrée possédant un trou central pour permettre le passage du support 33. La pièce supérieure est faite également en fer doux ou en métal magnétique, elle possède une queue 39 qui s'introduit dans le support en laiton 33. La partie supérieure de la pièce est en principe de forme carrée et est évidée pour recevoir l'engrenage 13 qui tourne autour d'une broche 40.
Le centre de la pièce 30 est percé sur sa plus grande longueur d'un trou un peu plus large que le diamètre de la tige de commande 28 tandis qu'au point 35 l'ouverture est exactement suffisante pour jouer le rôle d'un guide permettant un mouvement vertical libre de la tige 28. La pièce d'extrémité inférieure 34 faite également d'un métal magnétique est de forme circulaire et fixée de la même manière dans le support 33. De même que la queue 39 la pièce d'extrémité 34 est forée
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en son centre et un guide identique à 35 est prévu également pour permettre le déplacement vertical de la tige 28. L'extrémité inférieure de la pièce 34 est filetée, elle se visse dans la pièce de fer en forme de U 31 et dans l'équerre 45 pour déterminer l'ajustage de la course de la tige 28.
Un écrou de blocage 36 est vissé sur la pièce 34 à l'extérieur de l'équerre 45 pour bloquer la pièce 34 en position ajustée.
La tige plongeante 28 est faite en bronze ou en un autre métal magnétique, à sa partie supérieure elle possède des dents qui engrènent avec les dents de l'engrenage 13. Une douille 27 en métal magnétique est fixée à la tige en bronze 28, au moyen d'une broche 29, vers le centre de la tige. La douille 27 est de forme circulaire et d'un diamètre tel qu'elle se meut librement suivant la verticale dans le support 33.
Une pièce 31 en forme de U faite en fer ou en un autre métal magnétique est prévue pour compléter le circuit magnétique des bobines 25 et 26. Le circuit magnétique de la bobine supérieure 25 comprend la pièce d'extrémité 30, la pièce de côté 31, la pièce centrale 32, la douille 27 et la queue39 de la pièce 30. Le circuit magnétique de la bobine inférieure 26 comprend la pièce d'extrémité inférieure 34, la pièce de côté 31, la pièce centrale 32 et la douille 27 sur la tige 28.
Une portion de l'équerre en forme de U 45 est enlevée pour permettre le placement des deux rangées parallèles de fils de contact 5, et l'équerre elle-même est fixée à la latte isolante inférieure 2 par les vis 46. La-tige 16 est fixée au solénolde à une de ses extrémités, à l'autre elle est fixée à l'équerre par la vis 47. Le solénoïde est fixé à l'équerre 45 au moyen de la vis 37 et de l'écrou de blocage 36. Les deux parties supérieures des ailes de l'équerre 45 sont percées près de leur bout pour permettre la mise en position de l'axe 10 comme il est représenté. La partie inférieure de chacun des trous est filetée, une buselure en bronze 11 jouera
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le rôle d'un palier vis à vis de l'axe 10, elle est vissée dans l'équerre 45 pour compléter l'assemblage avec la roue 12 qui engrène avec la roue 13.
En se reportant à la fig. 1 on peut voir que les fils supérieurs 5 de chaque paire sont mis sous tension pour qu'ils restent dans les rainures en forme de V des anneaux de commutation correspondant 6, chaque fil donnant donc contact avec son anneau de commutation en deux points pour assurer un bon contact. Les fils inférieurs 5 de chaque paire restent au contact de la tige en fibre 18 hors d'engagement avec leurs anneaux de commutation. Tous ces circuits sont donc normalement ouverts puisque la tige 18 isole les fils inférieurs 5 des anneaux de commutation 6.
Les fils 5 agissent avec une force suffisante sur l'axe pour qu'il reste dans la position où il a été amené en dernier lieu sans qu'il soit nécessaire de maintenir la bobine 25 sous courant. Quand on désire fermer en même temps tous les circuits on met sous tension momentanée la bobine inférieure 26. La mise sous tension de la bobine 26 établit le circuit magnétique décrit ci-dessus pour provoquer le déplacement de la douille 27 le long de la tige 28 vers la pièce 34. Les dents de la partie supérieure de la tige 28 font tourner la roue 13 autour de l'axe 40 ce qui fait tourner la roue 12 et l'ensemble de l'axe.
La rotation de l'axe fait remonter la tige en fibre 18 qui abandonne les fils de contact d'une des rangées parallèles, ceux-ci s'engagent maintenant dans les rainures en V des anneaux de commutation correspondant 6 pour fermer leurs circuits respectifs à travers ces anneaux et les fils de contact 5 de la rangée parallèle opposée. Les rondelles en fibre 7 en plus de ce qu'elles servent à isoler les différents circuits jouent également le rôle de guides pour amener les fils 5 dans les rainures des anneaux de commutation 6.
Si on le désire on peut augmenter le frottement en donnant une légère flexion
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transversale aux fils 5 ou en montant les fils 5 un peu en déhors de l'axe de leurs anneaux de commutation 6 de telle sorte que lorsque les fils 5 reposent sur la tige en fibre 18 ils appuyent également sur les rondelles en fibre 7 adjacentes. Dès lors quand l'axe 10 et la tige en fibre 18 tournent les fils glissent sur le côté et frottent sur les anneaux de oommutation 6 jusqutà ce qu'ils atteignent le fond de la rainure de l'anneau. Le guide donné par les rondel- les.7 et les rainures des commutateurs 6 supprime l'obligation de prévoir un ajustage et une mise sous tension précis des fils 5.
Ainsi qu'il a été dit précédemment l'axe et son ensemble sont amenés en position de fermeture des circuits sous l'action d'une impulsion momentanée de courant traversant la bobine 26, ils restentensuite dans cette position. Dans le oas où on veut ouvrir tous ces circuits simultanément une impulsion momentanée de courant est envoyée dans la bobine supérieure 25 pour amener la douille 27 et la tige 28 dans la position représentée en fig. 3. Ce mouvement de la tige 28 fait tourner les roues d'engrenage 13 et 12 ainsi que l'axe 10 qui se retrouvent alors dans la position représentée aux fig. 1 et 2 pour laquelle les fils 5 de la rangée inférieure sont soulevés par la tige en fibre 18 et dégagés des anneaux de commutation 6 correspondants.
On remarquera que chaque circuit est constitué par une paire de fils de bronze entre lesquels tourne un anneau individuel de commutation possédant une rainure en forme de V dans laquelle s'introduisent les fils de bronze. Du fait que la rainure dans l'anneau a la forme d'un V il y a toujours deux points de contact entre chaque fil de bronze et son anneau individuel.
Cette disposition, jointe au frottement produit par la rotation de l'axe, supprime l'obligation de recourir à un métal coûteux pour assurer un bon contact, Le dispositif à deux positions stables, il passe de l'une à l'autre
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sous l'action d'une impulsion momentanée de courant, il demeure dans la position prise en dernier lieu jusqu'à ce qu'il soit ramené dans la position première sous l'action d'une autre impulsion momentanée de courant. Si le disposi- tif représenté ferme ou ouvre simultanément tous ses circuits on comprendra cependant aisément qu'il peut être construit en deux sections de telle sorte que dans une position les circuits d'une section soient ouverts et les circuits de l'autre section fermés tandis que dans l'autre position ce soit l'inverse qui se produise.
REVENDICATIONS.
1. Un commutateur fermant ou ouvrant simultanément plusieurs circuits électriques dans lequel les circuits sont agencés pour être établis par l'intermédiaire d'un nombre corres- pondant de disques conducteurs isolés montés sur un axe de rotation et munis d'une ou de plusieurs parties non conduetrices à leurs périphérie de telle sorte que les oir- ouits soient fermés ou ouverts selon la position dans laquelle est amené l'axe.
2. Un oommutateur fermant ou ouvrant simultanément un contact électrique entre plusieurs paires de fils dans lequel les fils de chaque paire restent en contact avec une rainure de la périphérie d'un disque conducteur, les disques étant montés sur un axe de rotation et possédant en certains points de leur périphérie des portions isolées de telle sorte que pour une position particulière de l'axe les circuits soient ooupés simultanément.