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PERFECTIONNEMENTS AUX INTERRUPTEURS THERMIQUES.
La présente invention se rapporte aux Interrupteurs thermiques en général, et en particulier à ceux qui utilisent un élément bimétallique pour ouvrir et pour fermer les contacts de l'interrupteur. Elle vise en- core plus particulièrement les interrupteurs thermiques du type à décharge dans lesquels la chaleur destinée à faire fonctionner l'élément bimétalli- que est produite par une décharge dans un milieu ionisable.
De tels inter- rupteurs thermiques sont applicables en particulier à l'allumage/et au fonc- tionnement de dispositifs à décharge électrique. tels que, par exemple, les lampes à fluorescence du type bien connu actuellement dans le commerçât
Certains types de dispositifs à décharge électrique, comme les
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lampes à fluorescence en question, utilisent une paire d'électrodes thermioni- ques qui nécessitent un certain échauffement préalable avant que l'arc ne jail- lisse entre elles. Dans ce but, on a l'habitude de connecter les deux électro- des en série avec la ligne d'alimentation, par l'intermédiaire d'un interrupteur auxiliaire, dont l'un des types est l'interrupteur thermique à décharge dont il a été question ci-dessus.
Quand les électrodes thermioniques du dispositif à décharge ont été chauffées jusqu'à une température à laquelle la décharge peut être entretenue, l'interrupteur thermique coupe automatiquement la connexion en série des électrodes, faisant ainsi jaillir l'arc entre elles,
De tels interrupteurs doivent par conséquent permettre de provo- quer une interruption différée du circuit de façon à assurer l'échauffement préalable des électrodes de la lampe. De plus, ils doivent pouvoir fournir un très grand nombre de fermetures et d'ouvertures de circuit, én rapport avec le très grand nombre probable d'allumages et d'extinctions des lampes commandées par ces interrupteurs.
De même, aussi, dans quelques dispositifs de montage des lampes à fluorescence, il existe une limite aux dimensions de l'interrup- teur auxiliaire de façon à ce qu'il ne gène pas l'introduction de la lampe dans le dispositif en question.
Selon l'invention, l'interrupteur thermique, du type à décharge, qui va être décrit, est de construction simple et fonctionne parfaitement; il est de dimensions exceptionnellement réduites et assure une durée de fonction- nement relativement longue. Il permet l'allumage et le fonctionnement de dis- positifs à décharge à électrodes thernioniques, et procure des intervalles de temps relativement courts et sensiblement égaux pour l'allumage et le réalluma- ge de m'arc de décharge dans le dispositif à décharge.
Conformément à l'invention, une bande bimétallique en forme d'U est montée autour d'une électrode filiforme de façon à l'entourer, cette bande et l'électrode étant montées à l'intérieur d'une petite enveloppe tubulaire, scellée hermétiquement, de faqon à être disposées transversalement. De plus, on fixe un contact d'interrupteur fil contre fil à l'extrémité libre dé la ban&e bimétallique, et on le conforme de façon à ce qu'il joue le rôle d'une surface de came pour assurer le retour dudit contact à sa position normale, à la suite du scellement de l'enveloppe de l'interrupteur.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention, en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère
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limitatif et dans lesquels :
La Fig.l est une vue en plan d'un interrupteur thermique conforme à l'invention, l'enveloppe de l'interrupteur étant représentée en coupe.
La Fig.2 est une élévation, partie en coupe, de l'interrupteur de la Fig.l.
La Fig,3 est une élévation, partie en coupe, dans une direction perpendiculaire à celle de la Fig.2.
La Fig,4 est une vue perspective d'une partie de l'interrupteur des Fig. 1 et 3.
La Fig.5 est un schéma du circuit d'allumage d'un dispositif à décharge, comportant des électrodes thermioniques et un interrupteur thermique conforme à l'invention.
Le dit interrupteur comprend une petite enveloppe ou ampoule 10, scellée hermétiquement, de préférence en verre et tubulaire. Une basse 11 du type à 'baïonnette est fixée d'une manière appropriée à une extrémité de l'enve- loppe 10, de préférence au moyen d'un cément. Cette base 11 comprend une douille métallique 12 et un contact central 13 à la partie inférieure, fixé par une matière isolante appropriée 14. Bien entendu, si on le désire, la basse 11 peut être une douille à vis ou de tout autre type.
Deux fils d'amenée de courant 16 et 16 sont respectivement con- nectés électriquement à la douille 12 et au contact 13 et pénètrent dans l'en- veloppe de verre 10 à travers un pied relativement court 17, à l'extrémité in- férieure de cette enveloppe* La partie du fil 16 qui est à l'intérieur de l'en- veloppe 10 est faite de préférence en un fil de molybdène d'environ un demi- millimètre de diamètre; il est plié à angle droit de façon à avoir une partie droite 18, transversale à l'enveloppe, en direction du fil 15, mais légèrement écartée de lui. Cette partie droite 18 qui s'étend jusqu'à un point très voisin de la paroi de l'enveloppe 10, sert à constituer l'un des contacts de l'inter- rupteur et sert en même temps d'électrode, pendant le temps que l'interrupteur fonctionne comme dispositif à décharge.
Une bande bimétallique 19 en forme d'U est fixée à une extrémité de ltautre conducteur 15, de façon à être transversale dans l'enveloppe le, et sensiblement dans la même direction et le même plan transversal que le fil de contact 18, de telle sorte que l'élément bimétallique entoure partiellement le dit fil 18, Cet élément bimétallique 19 est disposé avec l'extrémité ouverte de l'U faisant face dans la même direction que celle dans laquelle se trouve le'fil
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18, de telle sorte que les extrémités de l'élément bimétallique sont plus ou moins voisines de l'extrémité libre du dit fil de contact.
La partie libre de la branohe 20 de l'élément 19 s'étend à une courte distance au-delà de l'autre branche 21, comme on le voit Fig.l et 2.
La bande bimétallique 19 est disposée, de préférence, de façon à ce que la par- tie libre 20 s'éloigne de la branche principale 21, sous l'influence de la cha- leur.
Un contact 22 d'interrupteur, consistant de préférence en un fil de molybdène, est fixé à l'extrémité de la branche libre 20 de l'élément 19, de façon à être transversal aux branches de cet élément, au-dessus ou au-dessous du fil droit du contact 18, Ce fil 22, au-dessus du fil droit de contact 18, est replié vers le dit fil, comme représenté en 23, le plan du disque étant sensiblement transversal par rapport au fil droit 18. La dimensions de la partie retroussée 23 est de préférence juste suffisant'e pour assurer un contact effec- tif avec le fil 18, quand le fil 22 se meut transversalement au fil 18, par suite du mouvement de l'élément bimétallique 19, quand il est chauffé.
Cette partie retroussée 23 est de préférence en forme de V droit ou renversé (suivant que le fil de contact 22 passe au-dessus ou au-dessous du fil de contact droit 18), de telle sorte que les branches du V agissent à la façon d'une came, ce qui permet à la partie 23 de porter sur le fil 18 ou de le franchir.
Ceci est d'une importance particulière pour la fabrication de l'interrupteur, car cela permet au contact 22 de revenir à sa position normale après l'opération du scellement, opération au cours de laquelle la partie re- troussée en V 23 est portée contre le fil 18 puis au-delà, du côté opposé de ce contact 18, à cause de l'échauffement excessif de l'élément 19.
Bien entendu, la partie 23 peut aussi avoir toute autre confor- mation du moment qu'elle produit le résultat désiré.
Le chauffage de l'élément bimétallique 19 est effectué par une décharge à l'intérieur du dispositif. Dans ce but, l'enveloppe 10 est remplie d'un gaz ou d'un mélange de gaz ionisables appropriés, à une pression appropriée tandis que l'élément bimétallique et le contact 18 sont recouverts d'une matière active appropriée.
Le remplissage gazeux consiste de préférence en néon, conte- nant approximativement 0,5 % d'argon à une pression d'environ 40 mm. de mercure, tandis que la matière active est de préférence du magnésium vaporisé ou déposé par inflammation sur le fil de contact 18 et Isolément bimétallique 19 (qui agissent comme électrodes pendant le temps que l'interrupteur fonctionne comme
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dispositif à décharge), ainsi que sur la surface interne de l'enveloppe elle- même, comme indiqué en 24;
Le revêtement ou dépôt de magnésium à l'intérieur de l'enveloppe remplit deux fonctions Importantes : tout d'abord les dépôts sur l'élément bi- métallique 19 et le fil 18 servent pour eux de matière active;
ensuite le dépôt sur la surface intérieure de l'enveloppe 10 sert de getter pour l'élimination des Impuretés de l'enveloppe, telles que les gaz occlus et résiduels.
Pour effectuer le dépôt du magnésium sur les parties internes de l'interrupteur, on fixe une petite coupelle ou disque 25, de préférence en nickel, sur l'extrémité recourbée du fil 15, de façon à le disposer au-dessus de l'élément bimétallique, Une petite pastille 26 de magnésium est fixée d'une manière appropriée à la partie inférieure du disque 25, au moyen par exemple, d'un grillage, ou de bandes soudées ou accrochées ou fixées de toute autre fa- Çon à ce disque 25, Après que l'enveloppe 10 a été vidée au cours de l'opéra- tion de scellement, le disque 25 est chauffé à une température suffisante pour vaporiser les pastilles 26 de magnésium. Le chauffage du disque est effectué de préférence en plaçant le tout dans un champ magnétique à haute fréquence.
Le magnésium volatilisé se dépose sur l'élément bimétallique 19 et l'électrode 18 pour y constituer un revêtement, de même que sur la surface intérieure de l'enveloppe 10. Le chauffage du disque 25 est arrêté après le revêtement de la surface Intérieure de l'enveloppe par le magnésium. A la suite de la vaporisa- tion du magnésium, l'enveloppe est remplie d'atmosphère gazeuse appropriée et ensuite scellée de la manière habituelle.
On voit qu'en montant l'élément bimétallique 19 et le contact 18 avec leurs branches transversales par rapport à l'enveloppe, au lieu de longi- tudinales, comme auparavant, la longueur totale du dispositif est réduite à un minimum, Cette petite longueur est de plus assurée par l'utilisation d'un pied 17 très court.
Un petit interrupteur est bien entendu désirable, et dans cer- tains cas, il est nécessaire pour permettre son emploi .dans certains types de montures pour dispositifs à décharge électrique,
La Fig. 5 montre schématiquement le circuit utilisé de préférence pour allumer et faire fonctionner, avec un interrupteur à décharge 10 conforme à l'invention, un dispositif à décharge tel que la lampe fluorescente 27 bien connue dans le commerce et comportant deux électrodes thermioniques 28 et 29, chacune à une extrémité de l'enveloppe tubulaire de la lampe.
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sur la Fig. 5, on voit que les conducteurs d'amende 15 et 16 de l'interrupteur de décharge 10 sont reliés par des fils 30 et 31 respectivement, à une extrémité des électrodes opposées de la lampe, 28 et 29.
Un petit con- densateur 32, de préférence d'une capacité de 0,006 de microfarad est branché entre les fils 15 et 16, de façon à en shunter les contacts, L'extrémité de l'électrode 29, opposée à celle qui est reliée à l'interrupteur 10, est reliée par le fil 33, à un fil de ligne, pendant que l'extrémité correspondante de l'autre électrode 28 est reliée à l'autre fil de ligne par le fil 34 en passant par la bobine de self induction 35, le fil 36, l'interrupteur principal 37 et le conducteur 38. L'interrupteur thermique 10 sert ainsi à connecter les élec- trodes 28 et 29 en série sur la ligne.
Lê dispositif fonctionne comme suit : quand l'interrupteur 37 est fermé, la tension appliquée aux électrodes 18 et 19, à l'intérieur de l'inter- rupteur thermique, ionise le remplissage gazeux qui s'y trouve, provoquant ainsi une décharge entre les électrodes 18 et 19. La durée de cette décharge échauffe en conséquence l'élément bimétallique ou électrode 19, ce qui entraine le dêpla- cement graduel de la branche 20 qui s'éloigne graduellement de la branche prin- cipale 21. Le courant à travers l'interrupteur thermique 10 et les électrodes 28 et 29, pendant la durée de cette décharge est excessivement petit, de l'or- dre de grandeur d'environ 0,05 ampère,, Ce courant est insuffisant pour provo- quer un échauffement appréciable des électrodes 28 et 29.
Cette décharge et la mouvement résultant de l'élément 19 se continuent jusqu'à ce que l'extrémité recourbée 23 de l'interrupteur à contact 22 entre en contact avec la partie droite du fil 18, ce dernier étant sur le chemin du déplacement de l'ex- trémité 23. Ce contact court-circuite l'arc entre les deux électrodes, de sorte que la décharge est terminée et qu'un échauffement ultérieur de l'élément bi- métallique 19 cesse. Le contact étant établi entre 18 et 22, le courant à tra- vers l'interrupteur 10 et les électrodes 28 et 29 est alors d'environ 0,4 à 0,6 ampère, ce qui est suffisamment élevé pour effectuer un échauffement préa- labre des électrodes de la lampe.
En raison du léger retard du mouvement de l'élément bimétallique sur l'élévation de température, et en raison, de plus, de la tendance que les contacts de l'interrupteur ont de se souder ensemble, (cette dernière condition étant particulièrement exacte lorsque le moment où se produit le contact coin- cide avec le moment de la période où le courant est maximum, ou en est très voisin), les contacts 18 et 22 de l'interrupteur restent l'un contre l'autre
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pendant un temps plus ou moins long d'environ 1/2 seconde à 1 seconde et demie.
Ce temps est suffisamment long pour permettre au courant traversant les élec- trodes 28 et 29, de les chauffer jusqutà la température susceptible d'entrete- nir la décharge, c'est-à-dire la température à laquelle elles émettent suffisam- ment d'électrons pour conduire entre elles un arc de décharge.
Lors de l'ouverture (ou de la séparation) des contacts 18 et 22 l'arc de décharge jaillit immédiatement entre les électrodes 28 et 29 de la lampe 27, ce qui shunte l'interrupteur thermique 10. L'arc de décharge se pro- duit dans la lampe 27, de préférence à un nouvel allumage de la décharge dans l'interrupteur thermique, parce que la tension de rupture du gaz dans la lampe 27 est un peu moindre que celle du gaz dans l'interrupteur 10 ; elle est de 50 à 60 volts environ pour la lampe, alors qu'elle est de 75 à 90 volts pour l'in- terrupteur,
Comme l'interrupteur thermique 10 est shunté par l'are de décharge.. de la lampe 27, cet interrùpteur est virtuellement hors du circuit, de telle sorte qu'un très petit courant le traverse si même il y en a un.
En conséquence l'élément 'bimétallique 19 retourne à sa position normale et l'interrupteur la , est alors prêt à réallumer la lampe, même pendant que l'arc de décharge de la lampe 27 continue à passer. Il est ainsi évident que le temps nécessaire pour un nouveau fonctionnement de l'interrupteur 10 sera sensiblement le même que celui nécessité pour le fonctionnement Initial, ce qui constitue une caracté- ristique très intéressante, d'autant plus qu'il permet l'extinction et le ré- allumage' de la lampe, sans intervalle de temps appréciable dans le réamorçage de l'arc de décharge dans la lampe.
A ce sujet on a trouvé que les temps de fonctionnement initial et ultérieur de l'interrupteur à décharge 10 conforme à l'invention, c'est-à-dire le temps total qui s'écoule entre la fermeture de l'interrupteur prinsipal 36 et l'amorqage de l'arc de décharge de la lampe 27, est d'environ 2,5 à 3 secondes ou très voisin de ce temps.
Il est évident que des modifications dans l'exemple de réalisa- tion ci-dessus peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention,
C'est ainsi qu'au lieu d'utiliser une pastille de magnésium fixée au disque 25, le magnésium peut être sous forme de ruban disposé sur la surface intérieure de l'élément bimétallique 19, et fixé par des moyens appro- priée, teque des crochets métalliques, en nickel de préférence, Cette varian- te offre l'avantage supplémentaire d'une durée un peu plus longue car, pour
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autant que la quantité totale de magnésium n'a pas été déposée pendant l'in- flammation, le magnésium restant, se trouvant dans l'espace de décharge, est en conséquence projeté pendant le fonctionnement de l'interrupteur,
de façon à reconstituer de temps en temps le revêtement des éléments à l'intérieur de l'enveloppe 10. Une alimentation plus ou moins continue de matière active est'ainsi assurée aux électrodes 18 et 19 pendant une longue période de fonc- tionnement du dispositif. Il en résulte aussi que les caractéristiques de fonctionnement du dispositif restent constantes dans des limites raisonnables, pendant la durée du dispositif.