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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS tg THERMOVEIOGIMZTRIQUBS " UTILISABLES COMME AVERTISSEURS D'INCENDIE.
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COMPAGNIE DES TELEPHONES THOMSON- HOUSTON. et
LOUIS JOSEPH JEAN BAPTISEE CHÊNEAU
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-----w--------- -*- --- ---------- La présente invention se rapporte à des perfectionne-
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ments aux appareils du type dits " thermovélocimêtriques" dans lesquels une variation déterminée de température ou de pression, en fonction du temps, a pour effet de produire une commande déterminée, un signal avertisseur, par exemple ainsi qu'aux circuits d'utilisation de tels appareils.
Une des caractéristiques de l'invention réside dans la réalisation d'un appareil thermovélocimétrique constitué par une première chambre de dilatation remplie d'air ou d'un gaz quelconque. une deuxième chambre de dilatation juxtaposée à la première, remplie d'air ou d'un gaz quelconque, la dite chambre se prolongeant par un tube ou toute autre capacité de forme
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appropriée de façon à. permettre l'exploration de ztnes plus on moins éloignées de l'ensemble des chambres, une membrane séparant les deux chambres juxtaposées la dite membrane étant susceptible de se déformer lorsque la différence de pression qui s'exerce sur ses deux faces atteint une valeur déterminée.
un contact électrique ou un mécanisme de signalisa- tion ou, de commande pouvant être manoeuvré sous l'influence de la déformation de la membrane, des moyens pour permettre aux pressions de s'équili- brer dans les deux chambres lorsque la variation de pression dans l'une d'elles se produit lentement les dits moyens res- tant pratiquement sans effet lorsque cette variation de pres- sion se produit rapidement.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'utilisation dans un appareil tel que défini ci-dessus d'un dispositif d'équilibrage des pressions constitué par un or i- fice de communication entre les deux @hambres, les dites cham- bres étant étanches, et le dit orifice étant suffisamment petit pour ne permettre que l'écoulement lent du fluide gazeux.
Si une variation rapide du volume'du fluide gazeux se produit dans l'une des chambres elle provoque la déformation de la membrane, la vitesse d'écoulement par l'orifice étant dans ce cas insuffisante pour maintenir l'équilibre des pressions dans les deux chambres.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un appareil thermovélocimétrique tel qu'il a été défini et dans lequel le dispositif d'équilibrage des pressions est cons- titué par une communication entre chaque chambre d'une part et le milieu ambiant d'autre part, les dites communications étant suffisamment petites pour ne permettre qu*un écoulement lent du fluide gazeux.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un système d'essai des appareils thermovéloaimétriquea suscep- tible de provoquer une variation de pression dans ltune ou
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l'autre des deux chambres soit dans les deux simultanément, la dite variation étant obtenue soit par un échauffement qui provoque la dilatation des gaz enolos dans l'une des deux chambres, soit par compression ou détente des gaz dans l'une des chambres ou simultanément par compression dans une cham- bre et détente dans l'autre, le dit système d'essai pouvant être manoeuvré ou non à distance par une commande manuelle ou automatique.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un dispositif susceptible d'être branché en divers points de l'une ou l'autre des chambres, le dit dispositif étant suscep- tible de provoquer, lorsque la température de l'enceinte dans laquelle il se trouve placé atteint par suite d'une élévation lente une valeur limite déterminée, une compression ou détente brusque des gaz enclos dams la chambre dont il est solidaire, compression ou détente qui provoque le fonctionnement de l'appa- reil thermovélocimétrique.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un dispositif d'essai automatique ou manuel desappareils ther- movélooimétriques le dit dispositif comprenant un système d'es- sai tel que défini ci-dessus, mis en action soit manuellement soit automatiquement pendant le temps hécessaire pour provo- quer la vérification du fonctionnement de l'appareil essayé, une signalisation se produisant après un laps de temps déterminé pour prévenir du non fonctionnement,, et un distributeur mettant successivement en liaison le dispositif d'essai avec les diffé- rents appareils de l'installation à laquelle il est associé.
L'esprit de l'invention sera mieux compris en se repor- tant aux descriptions qui vont suivre données à titre d'exem- ples non limitatifs et aux figures annexées qui représentent:
La fig. 1 - un appareil thermovélocimétrique dont l'une des chambres se prolonge par un tube d'exploration.
La fig. 2 - un ensemble appareil thermovélocimétrique tube d'exploration montrant un mode de disposition avec fixation
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au plafond.
La fig.3- un appareil d'essai pour installation dtappa- reils thermovélocimétrique permettqnt d'obtenir à volonté par déplacement d'un piston la compression des gaz enclos dans l'une des chambres de façon à procéder à l'essai de fonction- nement de l'installation d'un appareil thermovélocimétrique.
La fig.4- un appareil d'essai dans lequel l'augmenta- tion de pression est produite par réchauffement d'une résis- tance parcourue par un courant.
La fig. 5- un appareil destiné à être branché en un point quelconque d'un tube d'exploration et dans lequel l'élé- vation de température provoque la fusion d'un alliage, et de ce fait, la libération d'un piston dont le déplacement pro- duit une compression brusque dans l'une des chambres et par conséquent le fonctionnement de l'appareil thermovélooimétri- que.
La fig.6 - le schéma d'un système automatique d'essai.
Si l'on se reporte à la fig.l on voit que l'appareil thermovélocimétrique se compose d'un socle 7 que l'on fixe au plafond ou à la partie supérieure de l'enceinte à protéger.
Sur ce socle, se visse un ensemble constitué par les deux cham- bres 9 et,10, Ces deux chambres sont séparées par une membrane 13 percée d'un orifice de faible diamètre 14. En position de repos ( telle que représentée sur la figure) la vis 15 est en contact avec la membrane 13, La pièce support 22 de la vis 15 est isolée électriquement par les pièces 19 et 20 de la pièce 23. Comme d'autre part la pièce 22 solidaire de la pièce 24 est reliée électriquement par l'intermédiaire du ressort 16 à la borne 17 et la pièce 23 est elle-même reliée électri- quement par l'intermédiaire du ressort 25 à la borne 18, on voit que le circuit électrique aboutissant sur les dites bor- nes se trouvera fermé lorsque l'extrémité de la vis 15 sera en contact avec la membrane 13.
La chambre 10 se prolonge par le tube raccord 11 sur lequel est raccordé par l'écrou 21, qui peut être muni d'un
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joint isolant afin d'isoler électriquement la chambre, le tu- be d'exploration 12 dont il n'a été représentée qu'une portion.
On voit que l'ensemble chambre 10- raccord 11 tube 12 constitue l'une des chambres de dilatation de l'appareil. Si un échauffement brusque se produit en un point quelconque du -tube 12, l'échauffement du, gaz enclos dans le dit tube pro- duit dans la ohambre dont il fait partie une brusque éléva- tion de pression:
Le diamètre de l'orifice 14 n'étant plus suffisant.. pour permettre à l'équilibre des pressions de s'éta- blir entre 10 et 9, la membrane 13 est repoussée vers le bas ce qui provoque la rupture du contact vis 15- membrane 13 et de ce fait l'ouverture du circuit dans lequel il est inséré ce qui permet d'obtenir la signalisation ou la commande dési- réel
La fig.2 indique, à titre d'exemple, la disposition d'un appareil thermovélocimetrique 26 et d'un tube d'explora- tion 12 fixés à un plafond 27 pour la signalisation d'incendie dans une pièce limitée en hauteur par le dit plafond 27.
Il résulte des explications données pour le fonctionne- ment d'un ensemble appareil thermovélocimétrique tube d'explo- ration qu'il est indispensable pour que ce fonctionnement se produise, lorsqu'une partie du tube est soumise à une brusque élévation de température, que l'élévation de température pro- voque une brusque élévation de pression dans le gaz enolos dans l'enceinte du tube. Cette condition ne sera réalisée que s'il n'y a pas communication entre le tube et le milieu exté- rieur ou que sucette communication est très petite.
On oonçoit que si, accidentellement, une ouverture im- portante est faite en un point quelconque du tube, la déteotion des indendies n'est plus assurée.
Pour éviter de se fier à une protection illusoire dont les conséquences peuvent etre très graves, il convient donc de pouvoir procéder, soit manuellement soit automatiquement, à des instants déterminas, à un essai de fonctionnement des appareils détecteurs.
Les appareils des fig.4 et 3 ont été o onçus dans ce but. Si l'on se reporte tout dabord à la fig.3 on voit que @
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l'appareil représenté se compose d'un piston 33 placé dans un cylindre 37 dans lequel il peut ooulisser. Normalement le piston 33 est sollicité vers la gauche par le ressort 38.
A l'arrière du piston a été prévu une partie an creux 34 garnie d'une matière susceptible d'assurer l'étanohéité aux gaz lorsqu'elle s'appuie sur la vis de butée 35 qui est percée en son centre d'un orifice 36. Sur le corps 37 se trou- ve montée une bobine d'attraction 30 dont les deux extrémités de l'enroulement aboutissent en 31 et 32.
Si un courant d'intensité suffisante, traverse la bobine 30 le noyau 33 est attiré à l'intérieur de la dite bobine la force d'attraction étant suffisante pour comprimer le ressort 38.
Le corps 37 est vissé sur une pièce raccord 28 ; un éorou 27 permet de fixer l'appareil d'essai à l'extrémité (de préférence ou sur une dérivation en un point quelconque) oppo= sée aux chambres de détection d'un tube d'exploration 12 ou à l'extrémité de chacune des branches du dit tube d'exploration, si le tube d'exploration comporte plusieurs ramifications solidaires d'un appareil thermovélocimétrique. Entre la pièce 28 et la pièce 39 soudée à l'extrémité du tube 12 a été prévue une membrane 29 percée d'un orifice de faible diamètre dont l'utilité va être indiquée.
Le processus de l'essai est le suivant:
L'électro 30 ayant été excité le piston 33 se déplace.
Normalement le déplacement du piston sera accompagné d'une brusque compression du gaz enclos dans le tube 12 et par conséquent dans la chambre$, dont il est s olidaire. Si une fuite de faible importance existait en un point du tube, le fonctionnement de l'appareil thermovélooimétrique pour- rait tout de même se produire au moment de l'essai du fait de la brusque compression produite par le déplacement du piston 33, alors que l'appareil ne fonctionnerait pas lors d'une élévation de température produisant une compression des gaz plus lente.
Dans le but de rendre les conditions d'essai
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comparables aux conditions normales de fonctionnement on a prévu l'adjonction de la membrane 29 qui par un choix judi- cieux de l'orifice percé en son centre permet de faire effec- tuer la compression d'essai par le piston 33 dans un temps détermine.
L'orifice 36 percé dans la vis butée 35 permet d'évi- ter qu'il ne se produise à l'arrivée du piston une dépression qui contrarierait son déplacement.
Lorsque le courant est supprimé dans l'électro 30 le ressort 38 repousse le piston 33 en position de repos et les conditions dans l'enceinte du tube 12 redeviennent normales.
Le dispositif d'essai de la figure 4 a pour but de provoquer aussi une compression dans le tube d'exploration et la chambre associée. Dans ce cas le résultat est atteint pax la dilatation des gaz enclos dans le tube. A cet effeton mon- te à l'extrémité du tube 12 une chambre étanche 40 dans laquel- le se trouve placé un support 41 sur lequel a été enroulé une résistance chauffante 42 dont les deux extrémités aboutissent sur les bornes 43 et 44. La pièce support 41 est vissée sur le corps 40 par l'intermédiaire de la vis 45, une pièce 46 assu- rant l'étanchéité. Un capot protecteur 48 s'emboite sur l'une des extrémités de la vis 45 et un câble 47 amène sur les bor- nes 43 et 44 les deux fils d'alimentation de la résistance 42.
On voit que si la résistance 42 est mise sous tension, elle produit @@ éohauffement des gaz contenus dans la chambre 40, éohauffement qui se traduit par une dilatation de ces gaz qui, suivant une allure déterminée par suite de la présence de la pièce 29 va provoquer une oompression des gaz dans le tube 12 et la chambre de l'appareil à laquelle il est associé.
II sera ainsi possible de vérifier si l'appareil est en état de fonctionner.
Ainsi qu'il a été expliqué le fonctionnement des ap- pareils thermovélocimétriques ne se produit que dans le cas d'une brusque élévation de température. Or il peut arriver dans le vas, par exemple; d'un feu qui couve, que la température
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monte lentement jusqu'à une valeur élevée et qu'il soit indispensable, dans ce Cas de provoquer une alarme.
Dans ce but on a prévu un appareil tel que repré- senté à la fig. 5 et qui peut être plaoé en divers points d'un tube d'exploration. Cet appareil se compose d'un corps 49 venant se visser sur un raccord 54. Les deux parties d'un tube 12 sont soudées sur le dit accord. A l'intérieur du corps 49 se trouve placé un piston 50 qui peut être repoussé vers le haut par un ressort 51. Normalement à l'état de repos, le ressort 51 est comprimé et le piston maintenu dans la position indiquée sur la figure par la tige 53 fixée sur le piston 50, la dite tige 53 étant rendue solidaire du corps 49 par la pré- sence de la soudure 52. Cette soudure a été choisie pour que sa fusion se produise à la témpérature à partir de laquelle on désire que l'alarme se produise.
On voit que lors de la fu- sion de la soudure, la pièce 53 se trouve libérée et le pis- ton 50 sous l'action du ressort 51 est brusquement repoussé comprimant les gaz de l'enceinte 55, compression qui se trans- met à l'enceinte du tube 12 et à la chambre associée provoquant le fonctionnement de l'appareil sur lequel se trouve raccordé le tube 12.
Il est bien évident que les raccord? 54 peuvent être prévus par avance sur le tube et que ceux qui ne sont pas équi- pés avec un dispositif à déclenchement peuvent être fermés par un bouchon à écrou.
On va maintenant expliquer en se reportant à la fig.6 un schéma de réalisation d'un dispositif automatique d'essai utilisant des appareils du type qui viennent d'être décrits (sur la fig. il a été indiqué à titre d'exemples un appareil d'essai à résistance chauffante.)
Sur la partie de droite de la fig.6 se trouvent pepré- sentés les organes du système automatique d'essai D D, qui provoque l'essai successif des divers appareils thermovéloci- métriques.
Cet équipement est donc commun à l'ensemble de l'ins-
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tallation. A chacun des ensembles détecteurs sont associés deux relais 56 et 72, dont l'un, 56, est normalement excité sur le oirouitt batterie, vis 15, membrane 13, enroulement de 56, contact de travail de l'armature 591 et terre. ( Pour la mise en service de l'installation ou après décollage du relais 56 lors d'une alarme on provoque le collage du dit relais par la manoeuvre de la clé 57.
On voit tout d'abord que dans le cas d'une alarme, le contact de vis 15, membrane 13 étant coupé, le circuit du relais 56 est ouvert et ce relais décolle fermant par: terre, armature 591- contact de repos,, armature 721- contact de repos, lampe d'alarme A relais d'alarme 58 et batterie. La lampe A s'allume indiquant l'appareil en fonctionnement et le relais 58 venant au collage provoque par son armature 581 les signalisations acoustiques ou répétition d'alarme désirées.
Le dispositif d'essai est mis successivement en liaison avec chacun des équipements particuliers des appareils à essayer par l'intermédiaire d'un distributeur que l'on a supposée dans l'exemple figuré être un commutateur rotatif d'un type oouram- ment utilisé en téléphonie automatique. L'équipement d'essai aboutit sur les trotteurs mobiles 61 et les équipements parti- culiers sur les différents bancs de contacts tels que 62.
Nous supposerons que les frotteurs 61 viennent d'être amenée sur les bancs de contacts 62. L'essai automatique com- mence. Tous les relais du dispositif DD sont au repos sauf le relais 63 qui est au collage ainsi qu'il sera expliqué par la suite.
Lorsque la came 69 qui est animés d'un mouvement de rotation ferme par son bossage le contact 70 le circuit suivant du relais 64 : terre, contact 70 fermé ; supérieur du relais 64 et batterie, le dit relais vient au collage.
Le relais 64 coupe par son armature 641 le circuit, de maintien du relais 63, mais ce dernier lent au décollage ne retombe pas immédiatement, Par son armature 643, il complète le circuit suivant du relais 65: terre, enroulement inférieur
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à grande résistance de 65, armature 656, contact de repos, armature 643, contact de travail, frotteur 611, contact de banc 621, armature 721, contact de repos,. lampe A, relais 58 et batterie.
Le relais 65 vient au collage mais du fait de la grande résistance de son enroulement inférieur ne provoque ni l'allumage de la lampe A ni le fonctionnement du relais 58.
Si, par suite d'un mauvais contact sur l'armature 721, le relais 65 ne venait pas au collage, au décollage de 63, un court instant après le collage de 64, le circuit sui- vant de la lampe C C A ( coupure du circuit d'alarme) se trouve- rait complété : batterie, lampe CCA, armature 634,contact de repos, armature 647, contact de travail, armature 651, contact de repos armature 661, contact de repos et terre. De mecs le circuit de la lampe de dérangement D et du relais de déran- gement 59 particuliers à l'appareil essayé serait complété part terre, armature 652, contact de repos armature 633, contact de repos, armature 645, contact de travail,, trotteur 615, contact de banc 625, lampe D, relais 59 et batterie.
On a ainsi procédé à la vérification du contact 721 inséré dans le circuit d'alarme et provoqué une signalisation en cas de mau- vais contact.
Reprenons la description dans le cas ou le contact 721 n'étant pas défectueux le relais 65 est venu au collage.
Le relais 63 a décollé ainsi qu'il a déjà été indiqué. Par son armature 655 le relais.65 complète le circuit suivant du relais 72 en série avec son circuit de maintient batterie, enroulement du relais 72, contact de banc 623, trotteur 613, armature 655, contact de travail, armarture 682 contact de repos, enroulement supérieur de 65, clé CA et terre.
Le relais 72 attire son armature 721 et coupe ainsi le circuit de signalisation d'alarme pour la durée de l'essai.
Par leurs armatures 642 et 654 les relais 64 et 65 complètent le circuit suivant de la résistance chauffante 42 de l'appareil
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dressai 40t batterie, résistance 42, contact de banc 624, frotteur 614, armature 642, contact de travail,$ armature 654, contact de travail, clé C.A.terre.
La résistanoe 42 s'échauffe et provoque ainsi qu'il a été précédemment indiqué l'ouverture du contact vis 15- membrane 13 dans le cas ou l'ensemble détecteur est en état de fonctionner ce que nous supposerons. L'ouverture du dit contact provoque le décollage du relais 56 qui complète le circuit suivant du relais 66; terre, armature 591, contact de repose contact de banc 621, frotteur 611, armature 643, contact de travail;- enroulement supérieur de 66 et batterie.
Par son armature 663, contact de repos, le relais 66 ouvre le circuit de la résistance chauffante 42 de l'ap- pareil dressai. Par son armature 665, contact de travail il met une terre sur l'une des extrémités de l'enroulement de 56, qui de ce fait viendra au collage un court instant après l'ou- varture du circuit de 42, la membrane 13 revenant au repos.
Après un temps suffisant pour permettre l'@evation de température nécessaire dans l'appareil d'essai 40, le bos- sage de la came 69 avait cessé de fermer le contact 70 et continuant sa rotation, vient après un intervalle de temps suffisant pour que le refroidissement de l'appareil 40 ait permis le retour au repos de la membrane 13, fermer le contact 71 complétant ainsi le circuit de l'enroulement supérieur du relais 67. Le @it relais vient au collage.
On notera que, lorsque le relais 56 revient au collage, il ouvre le circuit de l'enroulement supérieur de 66 qui décol- le.
Le relais 67 venant au collage ferme par son armature 675 le circuit suivant du relais 63; batterie, enroulement de 63, armature 675, contact de travail, armature 675, contact de repos, terre. Le relais 63 vient au collage et se maintiendra aprèsdécollage de 66 sur le circuit: batterie, armature 631, contact de travail, armature 641, contact de tapos et terre.
Par son armature 676 le relais 67 complète le circuit
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suivant de l'électro de rotation 60t terrearmature 665, contact de repos; armature 676, contact de travail, enroule- ment de l'électro 60 et batterie. L'électro 60 attire ltarmatu- re d'avancement du commutateur rotatif et lorsque la came 69 ouvre le contact 71, le relais 67 décolle et les trotteurs 61 avancent sur la position suivante.
Dès lors, seul,le relais 63 est au collage et le sys- tème d'essai est en position pour commencer tressai d'un nou- vel ensemble détecteur.
On va maintenant supposer que la résistance chauffante 42 ayant été mise sous tension l'appareil thermovélocimétrique ne fonctionne pas, soit par suite d'une fuite dams le tube de la chambre, soit pour une raison quelconque ( le résultat se? rait le même si le circuit de la résistance 42 était coupé).
Le début de l'essai se déroule comme indiqué précédem- ment; collage du relais 64, collage du relais 65, collage du relais 72, décollage du relais 63. Un instant après que le cir- cuit de la résistance 40 a été complété, ainsi qu'il a été expliqué dans l'exemple précédent, la came 69 libère le con- tact 70 qui s'ouvre. L'appareil thermovélocimétrique n'ayant pas fonctionné le relais 56 n'a pas décollé et le circuit de collage du relais 66 n'est pas complété,
Au décollage de 54 les circuits suivants de signalisa- tion de non fonctionnement se trouvent complétés:
I - Circuit de la lampe générale de signalisation D F sur l'équipement d'essai:
batterie,, lampe DF, armature 646 contact de repos, armature 651, contact de travail,, arma- ture 661, contact de repos et terre. La lampe DF s'alume.
2 - Circuit de la lampe de dérangement particulière à l'appareil essayé et du relais de répétition de signalisa- tion : terre,armature 652 - contact de travail, armature 645- contact de reposa frotteur 615, contact de banc 625, lampe D, relais 59 et batterie. La lampe D s'allume le relais 59 vient du collage.
La signalisation de dérangement est ainsi donnée.
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Comme d'autre part le relais 65 se maintient au collage sur le circuit: terre, clé C.A. enroulement supérieur de 65, ar- mature 682, contact de repos, armature 665, contact de travail, trotteur 613, contact de banc 623, enroulement du relais 72 et batterie, lorsque la came 69 ferme le contact 71 le circuit de collage du relais 67 le commutateur ne pourra avancer le circuit de l'électro étant ouvert par l'armature 657 et le dispositif d'essai restera en prise sur l'équipement de l'appa- reil en dérangement,
Après que le préposé a noté l'appareil en dérangement, il manoeuvre la clé 0 A. Le relais 72 vient au collage pour éviter un fonctionnement intempestif du relais 64 si la came 69 ferme d'abord le contact 70 après la manoeuvre de la clé et le relais 65 décolle.
Lorsque la came 69 Ferme le contact 71 le relais 67 vient au collage et fait passer, ainsi qu'il a déjà été indi- qué les frotteurs 61 sur la position suivante.
Le relais 63 est venu au collage lorsque 67 a attiré son armature et 72 a décollé.
Les organes du dispositif DD sont en position pour ef- fectuer un nouvel essai.
Dans le cas ou après essai le circuit du relais 56 à travers vis 15- membrane 13 ne se fermerait pas, le relais 66 se maintiendrait au collage et à la fermeture du contact 71 par la came 69 le relais 67 venant au collage compléterait les signalisations suivantes de déràngementat
1 Batterie, lampe N.R.R. de signalisation générale de non retour au repos,. armature 671- contact de travail., armature 661- contact de travail et terre. Cette lampe d'allume.
2 - Terre, armature 672 - contact de travail, armature 662, contact de travail, frotteur 615, contact de banc 625, lampe de dérangement D particulière à l'appareil essayé, re- lais de signalisation 59 et batterie.
Le dispositif dressai restera en prise sur l'appareil défectueux jusqu'à la manoeuvre de la clé C.A.
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Il reste bien entendu que l'on pourrait t En modifiant la disposition relative de la vis et de la mem- brane, prévoir un tuyau d'exploration solidaire de la première chambre, réaliser un appareil d'essai dans lequel la oompres- sion peut s'effectuer par action sur une membrane produisant une variation du volume du milieu gazeux,, prolonger les deux chambres par un tube commun dans lequel un pàston ou membrane actionné mécaniquement par un électro aimant provoquerait, par son déplacement, une supression dans une chambre et une dépres- sion dans l'autre,
prévoir sur le dispositif d'essai un système chronométrique mis en action au même instant que l'appareil d'essai et provoquent une signalisation si l'appareil thermové- locdmétrique n'a pas fonctionné après un laps de temps détermina le dit système chronométrique étant mis hors circuit si l'appa- reil a fonctionné, et cela. sans sortir du cadre de la présente invention.