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Relais à décharges.
Cette invention est relative à un dispositif élec- trique à décharges en milieu gazeux et elle concerne plus particulièrement un dispositif qu'on peut appeler relais sans perte de puissance, servant à établir et à couper un circuit électrique.
Pour les lampes à décharges il est courant d'employer des électrodes thermo-ioniques et de monter ces électrodes en série avec une source de courant appropriée par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation. Il est hautement désirable que, dans un circuit pour lampes à décharges, le relais qui a pour
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fonction d'ouvrir et de fermer le circuit, non seule-tuent ait un fonctionnement positif, mais encore ne prenne pas au circuit de la puissance qui, autrement, serait fournie à la lampe.
Durant le fonctionnement d'un relais de ce type, une décharge à luminescence s'amorce, et comme au moins une des électrodes est un élément bimétallique, elle est chauffée par la décharge. Une fois chauffée, l'électrode bimétallique dévie et vient en contact avec l'autre électrode pour court- circuiter celle-ci et éteindre la décharge. Ceci permet à l'élément bimétallique de se refroidir rapidement et de re- tourner à sa position normale après n'avoir établi qu'un contact momentané avec l'autre électrode.
Dans les dispositifs de ce genre établis par la technique antérieure le bimétal était construit de manière à fléchir vers l'extérieur, sous l'effet de la chaleur de la décharge, jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec l'autre électrode. Ce type particulier de relais sans perte de puis- sance s'est evére spécialement efficace en comparaison des autres types de relais proposés pour commander les lampes à fluorescence. La popularité croissante des lampes à fluores- cence a fait de ces relais sans perte de puissance un article de production massive.
Dans la fabrication de ces relais il était nécessai- re de faire le vide dans le dispositif et de le traiter thermi- quement, avant d'y introduire l'atmosphère gazeuse. Quand on fait le vide, on écarte les contacts pour qu'ils se croisent afin d'empêcher une déformation du bimétal, de façon qu'ils puissent conserver leur écartement primitif. Comme le réglage n'est guère parfait, certains contacts ne sont pas aptes à se croiser et le bimétal,se déforme ou le pincement de verre se fend. Le verre du pincement à une résistance à la compression
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très élevée, mais une très faible résistance à la traction.
Il en résulte que lorsque le bimétal se déplace vers l'exté- rieur en portant contre l'autre électrode, le verre peut se fendre près de l'électrode. Si les contacts s'usent de façon à ne pas se toucher,une décharge à arc peut être engendrée entre les contacts et faire fondre l'ampoule de verre, créant ainsi un risque d'incendie.
Dans le montage de ces commutateurs, le principal problème résidait dans la production d'éléments à étroites tolérances, dans la vérification des éléments et dans le réglage minutieux durant le'montage. On disposait chaque monture dans un microscope à projection et on fléchissait les fils conducteurs pour régler 1.' écartement des contacts. La flexion des fils donnait lieu à une notable diminution du rendement de la fabrication par suite de la rupture de soudu- res et du fendillement du 'verre. Durant la. production du vide on perdait une autre proportion de commutateurs en raison de la rugosité des fils de contact, causant le blocage des con- tacts et un écartement inexact de ceux-ci.
Le coût exagéré de la vérification des éléments et du réglage à la main et la diminution du rendement de la fabrication au cours du montage a rendu nécessaire une nouvelle construction qui ne nécessitât pas des tolérances étroites ni un réglage précis.
Le principal but de l'invention est de procurer une construction simplifiée exigeant un minimum de travail pour la mise ,en place des divers éléments du relais.
L'invention consiste essentiellement en un relais à décharges comprenant un récipient ou ampoule, un milieu gazeux et deux électrodes y disposées, une de ces électrodes étant un bimétal à lames de coefficients de dilatation différents dont une extrémité est attachée à un conducteur, lequel relais
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à décharges se caractérise en ce que les extrémités de l'élec- trode bimétallique sont pliées l'une sur l'autre de manière que la lame de plus petit coefficient de dilatation se trouve du côté inférieur ou intérieur du pli, de telle sorte que la chaleur ait pour effet de rapprocher davantage l'une de l'autre les extrémités de l'électrode bimétallique pour qu' elle vienne toucher un contact de l'autre électrode, situé dans le trajet de l'extrémité libre de l'électrode bimétalli- que.
L'invention consiste aussi dans un procédé pour la fabrication d'un relais à décharges, qui consiste à écarter l'électrode bimétallique du contact de l'autre électrode, avec lequel elle coopère, à chauffer l'électrode bimétallique jusqu'à ce que son mouvement soit arrêté par le contact de l'autre électrode, à poursuivre le chauffage de l'électrode bimétallique jusqu'à ce que le bimétal se déforme et à refroi- dir ensuite l'électrode bimétallique pour qu'elle s'écarte du dit contact.
La construction conforme à l'invention élimine un réglage et une vérification minutieuse des éléments parce que, quand le bimétal fléchit pour venir en contact avec l'autre conducteur durant le traitement thermique et la production du vide, le mouvement ultérieur du bimétal est arrêté par l'autre conducteur alors qu'on poursuit le traitement thermi- que. Quand on arrête le traitement thermique et que le bimétal. se refroidit, celui-ci se retire de l'autre conducteur à con- tact d'une distance dépendant de la différenceentre la tempé- rature à laquelle on a fait le vide et la température ambiante ou température ordinaire à laquelle se refroidit le bimétal.
L'écartement entre le bimétal et l'autre contact durant le montage initial ne doit pas être plus grand que l'écartement
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final, mais pour le reste cet écartement initial n'est guère décisif. En effet, quand le bimétal et l'autre conducteur sont en contact et que le chauffage se poursuit, il se fait que, soit parce que le bimétal se tend au-delà de la limite élastique, soit parce que le chaleur relâche des tensions internes du bimétal, soit encore par suite d'une combinai son des deux effets, le bimétal prend une déformation permanente pour prendre à la température du traitement thermique la forme particulière du contact.
Naturellement, si l'écartement initial est établi pour être trè s voisin de l'ecartement final voulu, la tension et la. déformation durant la poursuite du traitement thermique seront très faibles, de sorte que l'ûcartemen5 finalà la tem- pérature ordinaire ne sera. pas notablement plus grand que l'é- cartement initial. La construction et le procédé de montage conformes à l'invention éliminent la nécessité de produire et de monter des éléments avec d'étroites tolérances et une sur- veillance minutieuse, requisesjusqu'ici,
Comme les contacts ne sont pas établis de manière à frotter l'un sur l'autre, il ne se produit pas d'arcs dùs à une usure de ces contacts, ce qui leur permettrait de passer l'un devant l'autre sans établir le contact. Dans la présente construction, le mouvement du bimétal. est toujours arrêté par l'autre contact ou conducteur.
Les conducteurs sont disposés dans le verre du pince- ment du RELAIS de manière que tout effort exercé sur le verre soit un effort de compression, auquel le verre est capable de résister. Cette disposition donne aussi un minimum de soudures dans le montage du dispositif.
Afin que l'invention puisse être mieux comprise, on décrira ci-après, uniquement à titre d'exemple, avec référence
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au dessin annexé des formes d'exécution préférées de l'inven- tion.
Fig. 1 est une vue montrant principalement en coupe verticale une forme d'exécution préférée de l'invention.
Fig. 2 est une coupe transversale suivent la ligne II-II de la fig. 1.
Fig. 3 montre une variante de la forme d'exécution de 1. Et fi g. 1.
Fig. 4 montre une autre modification du releis des figs. 1 et 3, variante qui convient spécialement pour le fonctionnement sur un réseau à tension réduite ou tension de 110 volts.
Fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la fig. 5.
Fig. 6 est une coupe transversale suivant la ligne VI -VI de la fig. 5.
La forme d'exécution de l'invention, représentée sur la fig. 1, comprend une ampoule 10 en verre, que l'on remplit, après avoir fait le vide, d'un milieu ionisable, tel que le néon ou gez analogue, à une pression qui peut varier entre environ 10 et 100 mm. Le dispositif comporte un pince- ment rentrant 11 pourvu d'un queusot 12 comme on en emploie cou ramment dans la fabrication des lampes à incandescence.
Deux conducteurs 13 et 14 comportent cha.cun une partie 15 scellée dans le pincement 11. Ces conducteurs ont une partie intérieure 16 ou 17 faite en métal, par exemple un fil ou tige de nickel faisant saillie à l'intérieur de l'am- poule. A le tige 16 -est attachée, par exemple par soudure, une électrode bimétallique 18 pliée en U.
Cette électrode bimétallique peut être constituée fiar tout couple approprié de matières ayant des coefficients
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de dilatation différents. La lame métallique de plus petit coefficient de dilatation est disposée du côté intérieur, la lame métallique de plus grand coefficient de dilatation du côté extérieur de l'U. Bien qu'on puisse utiliser diverses combinaisons, par exemple le nickel et le molybdène, il est préférable d'employer pour la lame de petit coefficient de di- latation ou lame intérieure du bimétal un acier au nickel à environ 38% de nickel et pour la lame de grand coefficient de dilatation ou lame extérieure du bimétal en U un acier au chrome-nickel. Le bimétal est enrobé d'une matière émettrice d'électrons telle que les oxydes de baryum et de strontium.
, L'extrémité libre 19 du bimétal comporte une tige de contact 20 soudée sur le bimétal. Un fil métallique 21 plié en L est soudé à la tige de l'électrode 17, et la partie inférieure du L 22 occupe une position telle que la tige de contact 20 la touche comme c'est représenté en pointillés sur le fig. 1, qui montre -La position du bimétal sous l'effet de la chaleur apportée par la décharge. On a constaté que si on prolonge le conducteur 17 au-dessus du pincement il ne gêne pas le fonctionnement du bimétal, si bien qu'on a prolongé le conducteur 17 intentionnellement pour augmenter la surface de décharge coopérant a.vec le bimétal sur l'autre électrode.
Il est à noter que, lorsque le bimétal est chauffé, sa pression exerce un effort de compression sur les électrodes 16 et 17. Cet effort de compression se transmet au verre compris entre les électrodes, et celui-ci est capable de ré- sister a cet effort. Toutefois, si le bimétal avait une forme renversée, de manière a être serré contre l'électrode 17, le verre serait susceptible de se fendre entre l'électrode 17 et la partie adjacente inclinée du pincement rentrant.
Il- est à noter que dans la construction de la fig.l, une soudure assemble la tige en L 21 au montant 17, une deuxiè-
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me soudure assemble la tige de contact 20 à l'extrémité libre du bimétal et une troisième soudure assemble le bimétal au montant 16, de sorte que trois soudures eu total suffisent pour monter le dispositif.
La fig. montre une forme d'exécution encore plus simplifiée du dispositif, dans laquelle le bimétal 18 est agrandi de manière à être cintré par dessus le montant 17.
Quand la décharge commence, le bimétal établit le contact et la tige 20 est amenée en contact avec le côté extérieur de l'électrode 17. Dans cette construction, le bimétel est soudé à l'électrode 16 et la tige de contact 20 est soudée au biné- tal, ce qui ne fait en tout que deux soudures. Sur la fig.3 le montant 17 est fait de préférence en tungstène ou en molyb- dène. D'électrode 1. 6 est de préférence en nickel.
Les relais représentés sur les figs. 1 et 3 convien- nent pour fonctionner sur un réseau de tension industrielle de
220 ou 230 volt s.
Toutefois, l'invention se prête aussi au fonctionne- ment sur un reseau de tension industrielle de 110 ou 115 volts.
Lorsqu'on emploie une telle tension pour le relais, il est né- cessaire de prévoir un moyen d'abaisser la tension de disrup- ture du relais, et on profite de la simplicité des formes d'e- xécution des figures décrites ci-dessus en recourant à ce moyen d'abaisser la tension de disrupture pour l'emploi du relais sur un réseau de 110 a 115 volts.
Une forme d'exécution préférée de cette variante est représentée sur les figs. 4, 5 et 6. Cette construction ressemble un peu à celle de la fig. 1 en ce que le bimétal 18 est soudé à un montant 16 et la tige en L. 21 est soudée à un montant 17. Le bimétal est pincé en 22 et 243 juste avant l'âme de l'U. La forme en U courbe des figs. 1 et 6 est de préférence appiatie au fond. Cette âme plate 24 de l'U est représentxe
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clairement sur la fig. 6.
Une pièce en magnésium un peu plus étroite que la largeur de l'âme du bimetal, mais plus large que sa partie comprise entre les ailes pincées 22 et 23 est engagée à travers la partie pincée rétrécie du bimxtal, comme c'est représente sur la fig. 6, et est ensuite rabattue de part et d'autre en 25 et 26, comme c'est représenta plus clairement sur -Le, fig. b. Cette pièce de magnésium délimite ainsi l'intervalle de décharge entre les deux électrodes et constitue un moyen d'abaisser la tension de disrupture entre celles-ci.
Il est- à noter que cette simplicité du mode de sup- résulte port de la lame de magnésium/du fait que les extrémités du bi- métal se rapprochent l'une de l'autre durant le, décharge, de façon à maintenir encore plus fermement en position le lame de magnésium.
.Pu cours de :La fabrication, on scelle, les conducteur- dans le pincement de verre, on y soude le bimétal et les élé- ments de contact et on les enferme dans l'ampoule de verre.
On dispose ensuite l'ampoule dans un appareil combiné pour la production du vide et le traitement thermique. On soumet le dispositif à une température d'environ 425 C. pendant environ une minute et demie. On le laisse ensuite refroidir et on laisse le bimétal prendre l'écartement voulu par rap- port à l'autre conducteur de contact. On allume une partie du magnésium ou un autre métal,., tel que le zinc, qui enrobe le bimétal et l'intérieur de l'ampoule. Puis on introduit l'atmosphère g.azeuse voulue, par. exemple du néon, de l'hélium ou de l'argon, à une pression de 10 à 150 mm.
Il est préférable d'employer le néon à une pression de 40 à 100, -de- préférence 60 mm. de mercure. L'hélium peut être employé à une pression de 50 à 150 mm. de mercure et l'argon à une pression de 10 à 20 mm. de mercure. On peut
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employer des combinaisons de ces gaz et d'autres gaz.
REVENDICATIONS
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1. - Relais à décharges comprenant un récipient ou ampoule, un milieu gazeux et deux électrodes y disposées, une de ces électrodes étant un bimétal à lames de coefficients de dilatation différents dont une des extrémités est attachée à un conducteur, lequel relais à décharges est caractérisé en ce que les extrémités de l'électrode bimétallique sont pliées l'une sur l'autre de manière que la laine de plus petit' coef- ficient de dilatation se trouve du côté inférieur au intérieur du pli, de telle sorte que la chaleur ait pour effet de rap- procher davantage l'une de l'autre les extrémités de l'électro- de bimétallique pour qu'elle vienne toucher un contact de l'autre électrode, situé dans le trajet de l'extrémité.,
libre de l'électrode bimétallique.