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"Perfectionnements se rapportant à des régulateurs de piles à carbone".
Cette invention concerne des perfectionnements se rapportant à des régulateurs de piles à carbone électromagnétiques, et plus spécialement aux régulateurs qui sont utilisés comme régulateurs "de puissance" ou "esclaves" sous la commande ou contrôle de ré- gulateurs "témoins",par exemple pour le réglage du voltage des lampes dans les installations d'éclairage de trains.
Suivant l'invention, dans un régulateur de puissance ou dans une combinaison de régulateurs à contrôle par témoin, la pile ou les piles à carbone du régulateur de puissance'est ou sont disposées de telle sorte qu'elles sont comprimées par l'attrac- tion d'une armature du type à clapet par 1'électro-aimant'du régulateur. Le dispositif habituel à ressort peut être arrangé de telle manière qu'il tend toujours faire retourner l'armature vers la position "zéro" et/ou à 'décomprimer ou "ouvrir" la ou les piled.
Un régulateur à contrôle par témoins ne nécessite pas un
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système magnétique asiatique ou compensé sur toute l'étendue des mouvements pour une valeur donnée de l'excitation, puisque la position deson armature dépend de l'excitation conférée à l'en- roulement ou aux enroulements des aimants sous l'influence du ré- gulateur témoin. Comparé à une disposition dans laquelle la ou les piles est ou sont décomprimées sous l'action de l'aimant et comprimées à l'aide de dispositifs à ressort, la disposition décrite permet d'utiliser avec plus d'avantage l'aimant avec l'ar- mature du type à clapet, qui est d'une fabrication aisée et efficace du point de vue électromagnétique.
Dans cette dernière disposition, la caractéristique force/mouvement du système magné- tique se rapproche davantage de la caractéristique de la pile, la force maximum de compression de la pile ayant lieu lorsque l'entrefer dans ledit système estau minimum. La force de l'ai- mant est donc utilisée.de façon plus efficace, et une plus grande quantité du travail disponible d'un système magnétique de dimen- sion et d'excitation données peut être utilisée pour la compres- sion de la pile. Ou bien, on peut utiliser un système magnéti- que plus petit pour atteindre un résultat donné.
Ceci apparaîtra plus clairement de l'examen des figures 1 et 2 des dessins ci-annexés: La figure 1 montre les caractéristiques typiques d'un régulateur de puissance, suivant l'invention, dans lequel le système magné- tique comprime la pile en attirant une armature du type à clapet, et la figure 2, pour là comparaison, montre des caractéristiques similaires d'un régulateur dans lequel le système magnétique de- comprime la pile.
A la figure 1, les courbes a à sont membres d'une famille de caractéristiques de force magnétique/mouvement de l 1 armature, pour diverses valeurs de l'excitation d'un aimant avec une arma- ture du type à clapet. La courbe représente la caractéristique réac tion de la pile/mouvement et la courbe f est la caractéris- tique du ou des légers ressorts incorporés, comme il est conseil- lé généralement, pour faire retourner l'armature à la position
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"zéro". La courbe g représente la somme des caractéristiques e et f.
Pourvu que la pente de la courbe g soit plus grande que celle des caractéristiques de l'aimant à n'importe quel point d'intersection,'tel que A,B,C,D,le régulateur sera en équilibre stable et exercera une pression de pile définie pour chaque valeur d'excitation. Si, au contraire , la pente de la caractéristique e n'est pas suffisamment forte pour obtenir ce résultat aux fai- rendu bles valeurs de la force, le ressort peut être/suffisamment puis- sant pour assurer ce résultat, ou bien un ressort à puissance va- riable peut être employé, comme on l'expliquera ci-dessous.
Pour que la pile puisse traverser sa gamme complète de résis- tances, il sera nécessaire de faire varier la force entre, par exemple, D et une faible valeur, probablement inférieure à A, c'est-à-dire qu'on fait varier l'excitation entre une valeur correspondant à la courbe d et une valeur inférieure à celle qui correspond à la courbe a. La valeur minimum de l'excitation re- peut quise, /si c'est nécessaire, être augmentée en élevant la caracté- ristique du ressort f de telle sorte qu'elle garde touhours une valeur positive lorsque la pile est complètement décomprimée ou détendue.
Le travail utile effectué en comprimant la pile est prôpor- tionnel à la surface hachée verticalement, et le-travail total accompli par l'aimant est proportionnel à la surface hachée hori- zontalement. On constatera qu'une grande partie du travail total est utilisé à comprimer la pile.
Dans la figure 2, les courbes a - f représentent des caracté- ristiques similaires, mais la courbe g représente la différence f . entre les courbes et e Avec l'excitation de l'aimant réduite à zéro, la force maximum sur la pile correspond à l'intersection des courbes e et f. La force minimum sur la pile est obtenue avec l'excitation correspondant à la courbe d. En vue d'un travail ré- gulier, la pente de la courbe g doit être supérieure à celle des caractéristiques de-l'aimant à chaque point d'intersection téls
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que A,B,C,D. Le travail effectué sur la pile est de nouveau pro- portionnel à la surface hachée verticalement etle travail total accompli par L'aimant à la surface hachée horizontalement.
Il est évident que la première est une fraction beaucoup plus petite de la dernière que ce n'est le cas à la figure 1, et il sera évident qu'un système magnétique beaucoup plus puissant sera nécessaire pour faire traverser par une pile donnée la même gamme de résis- tances.
Une forme de réalisation préférée de régulateur de voltage de lampe qui permet de réaliser les avantages de la présente in- vention dans la mesure la plus complète est décrite à titre d'ex- emple et avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels:
La figure 3 est une élévation frontale du régulateur.
La figure 4 est une vue de détail en élévation représentant le mécanisme de remise en place etd'indication dans une position différente.
La figure 5 est une vue en plan du régulateur sans les piles, représentant le mécanisme de remise en place dans la même posi- tion qu'à la figure 3.
La figure 6 est une vue de détail en plan d'une partie du mécanisme de remise en place dans la position de la figure 4.
La figure 7 est une élévation latérale du régulateur, en par- tie en coupe.
La figure 8 est une vue de détail en élévation, en partie en coupe, représentant les moyens de guidage de la pile.
La figure 9 est une vue en coupe transversale montrant une modification et
La figure 10 est un diagramme montrant des caractéristiques similaires à. celles de la figure 1.
Dans cet exemple, les régulateurs témoin etde puissance sont montés sur un bâti commun et logés dans un même boîtierLe ré- gulateur témoin peut de façon générale être de construction si- milaire à celle du régulateur décrit dans le brevet n 467.676
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(demande de brevet en France n 521.011), et ne doit donc pas. être décrit ici.. Il est, avantageusement, disposé dans la partie inférieure 1 du,bâti ou du boîtier, comme indiqué en 2(par con- tour seulement) aux figures 3 et 5, et peut être monté sur une plate-forme 3 (fig.5) disposée pour tourner autour d'un pivot en 4 afin de permettre l'inspection et la remise en place.
La pile 5 (figure 3) ou les piles 5 1 5 2,(figure 9) du régu- lateur de puissance sont disposées horizontalement entre des pla- ques terminales 11 de la partie supérieure du bâti ou du boîtier, les éléments étant guidés extérieurement à l'aide de tubes ou ti- ges isolés 6. Par exemple, et comme représenté à la figure 8, on peut utiliser des tubes en céramique entourant des tiges métalli- ques 61, montées dans des évidements ou douilles7 dans les plaques latérales 1 et maintenues en place de façon facilement amovible à l'aide de ressorts 71. La pile ou les piles est ou sont, de pré- férence, comprimées ou décomprimées à partir des deux extrémités, des résistances maxima plus élevées pouvant être ainsi obtenues, que si l'action vient d'une extrémité seulement.
La compression est appliquée par les bras verticaux 8 de leviers coudés pivotant en 9 vers les côtés du bâti et ayant des bras 10 s'étendant vers l'intérieur raccordés à l'aide de pattes ou de liens flexibles 11 sensiblement verticaux à la partie terminale intérieure 12 d'un châssis à clapet 13, les deux pattes 11 étant placées côte à côte, comme représenté à la figure 5.
La mise ou la remise en place de la pile ou de chaque pile est effectuée à l'aide d'une vis 14 sup- portée par le bras de levier 8 à une extrémités,et agissant sur la pile par l'intermédiaire d'une armature 14.1 Lorsqu'il y a deuil piles 5 1 et 5 2 (figure 9) ou davantage situées côte 4 côte, des bras transversaux d'équilibre de pression 15 sont montés au moyen de pivots 16 sur les bras de levier verticaux 8 et servent à dis- tribuer la pression entre les piles.
Le châssis à clapet 13 est monté sur un pivot ou point d'ap- pui 131 dont la position est réglable pour faire'varier le de-
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gré de déplacement de la. pile, dans le but d'obtenir des condi- tions optima avec différentes espèces de piles, par exemple des piles à disques plus minces ou plus épais et de valeurs de rési- lience ou d'élongation différentes. Dans ce but, comme on l'a re- présenté, des organes de châssis 12 sont destinés à recevoir des paliers réglables 17 pour le pivot de clapet 131 dans l'une Quel-
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C'10 Q (,les :-uis S ',or" "'l' On lbl,l2,lb3r Les positions llet 12 sont représentées en cours d'usage respectivement aux figures 3 et 4.
Une armature 19 surface plane fixée rigidement au châs- sis à clapet travialle conjointement avec l'électro-aimant 20 (figure 3) qui est monté à l'intérieur du bâti 1, d'un côté.
L'aimant est , de préférence, de l'espèce ayant un noyau 21 en forme d'U renversé ou en forme de 3. Le mécanisme peut être sta- bilisé naturellement par rapport aux collecteurs terminaux 22 de la pile 5 ou des piles, les bras de levier horizontaux 10 et les pactes 11 ayant tendance à être équilibrés par le poids de l'arma- ture 19.
Un ou plusieurs ressorts légers peuvent être prévus dans le but de faire retourner les leviers coudés à. la position "ouverte", lorsque l'armature est dans la position "zéro". Dans la pratique, cependant, les pattes 11 peuvent être fabriquées avec une raideur suffisante pour transmettre la faible poussée nécessaire pour assurer ce résultat,
Un ressort oppose de la résistance à l'attraction de l'arma- ture 19 et à la compression de la ou des piles, et ce ressort est de préférence léger et sa force augmente lorsque l'armature est attirée. Dans l'exemple illustré, le ressort comprend une bande métallique plate 23 fixée au bâti en 24 et reliée à l'arma- ture à l'aided'une patte ou d'un lien flexible 25(figures 3 et 7)
. La variation de la force est fournie par la série de vis de butée 26 qui sont montées de façon réglable sur une partie du bâti et sont disposées de telle sotte qu'elles sont engagées successivement ( degauche à droite, à la figure 3) par la bande
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23, lorsque l'armature est attirée. Un ressort à force variable est désirable pour la raison suivante:dans la pratique, et spé- cialement avec une ou des piles disposées horizontalement, il peut y avoir une étendue considérable, à l'extrémité à faible force de la course de l'armature, pour laquelle il n'y a prati- quement pas de réaction de pile, c'est-à-dire que la courbe de la réaction de la pile e,(figure 10) coïncide avec la ligne de zéro de la force pour une partie considérable de la course utilisée, par exemple de la course entre A et B.
Pour exagérer encore cet âffet, le raccourcissement de la pile aura pour résultat de dé- placer entièrement la courbe de réaction de la pile vers la gauche (el,figure 10). Par conséquent, il faut tenir compte de ce qu'une partie considérable de la course a'lieu avec une très faible réaction de la pile, et pour assurer un fonctionnement constant du régulateur dans cette partie, il est nécessaire de conférer au ressort 23 une force variable afin que sa courbe f.
(figure 10) ait, dans la partie où la réaction de la pile est nulle, par elle-même une plus grande pente que celle de toute caractéristique magnétique coupée, par exemple que-la courbe a, au point d'intersection.
Un mécanisme de contrôle ou de remise en place du régulateur est prévu, qui est similaire en principe à celui qui est décrit dans le brevet n 467.995 (demande de brevet en France n 521. 016).
Le mécanisme illustré aux figures 3-7 consiste essentiellement en un ressort calibré de remise en placé 30, un levier de réglage du ressort 31, un levier de remise en place 32,321,,et un indicateur 33. Le ressort 30 s'étend entre un ancrage 34 sur le levier 31 et un raccordement réglable 35 à l'extrémité supérieure du bras de levier 32. Le. levier 31 est monté à pivot sur le bâti en 36 et est muni d'un doigt à came 37 (figure 5) pouvant être engagé derrière un galet 38 porté'par le bras de levier 32. Ce dernier est replié ainsi que le montre la¯figure 7 de façon que sa par-
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tie inférieure et le bras delevier 321 se trouvent entre les or- ganes latéraux du châssis à clapet 13.
Le pivot 39 à l'aide du- quel le levier 32,321 est monté dans les organes de châssis 12 traverse librement une grande ouverture 391 dans lesdits organes latéraux. L'extrémité inférieure du bras 321 porte une vis de bu- tée réglable 40 (figures 4 et 7) pouvant venir en prise avec une pièce de butée 41 sous l' armature 19. L'indicateur 33, qui opère conjointement avec une échelle ou un point de repère 42, est mon- té à pivot sur une arbre 43 et est ordinairement maintenu en prise avec une butée réglable 44, raccordée au bras de levier 32 par un ressort léger 441 (figure 5). La butée 44 est disposée de façon opérer près du pibot, desorte que l'indication don- née est un grand multiple du mouvement du bras 32.
Pendant le fonctionnement normal du régulateur, les parties du mécanisme de contrôle ou de remise en place occupent les posi- tions illustrées aux figures 3 et 5. Par suite des positions re- latives de l'ancrage 34 et du pivot 36, le ressort 30 est seulement ainsi sous légère tension, le bras de levier 32 étant/maintenu avec le galet 38 contre le doigt à came 37. Dans ces conditions, le le- vier 32,321 occupe une position dans laquelle la vis 40 n'est pas en contact avec la butée 41 sur l'armature 19 même lorsque cet-ce dernière occupe sa position de "non-attraction" ou !!zéro!!, Le ressort 30 n'exerce donc pas la mondre influence sur le cla- pet de l'armature ou les piles pendant le fonctionnement normal du régulateur .
Pour vérifier le régulateur lorsque l'aimant 20 n'est pas excité, le levier 31 est basculé de sa position, par un mouve- ment à rotule, pour qu'il occupe la position représentée aux fi- gures 4 et 6. Cela retire le doigt 37 de derrièrele galet 3 et soumet le bras de levier 32 à la tension calibrée complète qui est exercée par le ressort 30 lorsque son ancrage se trouve dans la position extrême gauche, et légèrement au delà du point mort (figure 6). Sous cette tension, le levier 32,321 agit sur
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le clapet 13 par l'intermédiaire des dispositifs de butée 40, 41, et applique une force déterminée d'avance à la pile ou aux piles. La position prise par le clapet et l'armature, et indiquée par l'indicateur 33, est une mesure de la condition de la pile ou des piles.
L'échelle 42 présente, de préférence, deux mar- ques indiquant 'la gamme de variations de la condition de la pi- le qui peut être admise avant qu'une remise en place ne devienne nécessaire. Le dispositif à vis 14 peut alors être réglé, dans la mesure nécessaire, afin de ramener l'indicateur jusqu'à la mise en position correcte. Le levier 31 est conçu de façon telle que le couvercle du régulateur ne puisse pas être remis en pla- ce aussi longtemps que ledit levier occupe la position de vérifi- cation (figure 6). Ceci constitue une précaution, empêchant de laisser le régulateur dans la position de vérification pendant le fonctionnement normal.
Lorsque le levier 31 est remisdans la position représentée dans la figure 5, le ressort comprimé 30 fait fonction de contre-fiche pour pousser suffisamment le bras 32 pour que le doigt à came 37 vienne s'engager derrière le ga- let 38, laissant le système à clapet complètement hors de l'in- fluence du mécanisme de remise en place pendant le fonctionnement normal.
Dans une variante de disposition d.e contrôle ou de remise en place, nécessitant un mécanisme très simple, la pression de remi- se en place sur la pile ou sur les piles est produite en utili- sant le régulateur témoin pour appliquer à l'aimant du régulateur de puissance, une excitation réglée ayant un voltage ou un cou- rant déterminé d'avance et bien défini. Le régulateur témoin pout être transformé à cette fin en modifiant son circuit à l'aide d'une articulation ou d'un interrupteur mobile qui peut être des- tiné à débrancher simultanément la charge. Un indicateur sera prévu pour enregistrer l'entrefer obtenu, dans des conditions de remise en place.définies, 'entre l'aimant et l'armature.
L'élévation de température dans la pile 5 ou dans les piles peut être réduite en remplaçant certains des disques en carbone
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au centre par une paire de plaques métalliques 45 (figure 3) sé- parées par un organe d'espacement 46 destiné à permettre à l'air de passer librement entreelles, de telle sorte que les plaques agissent comme éléments de r efr oidissenzent. Par exemple, oi peut utiliser des plaques d'aluminium argentées, espacées de 1/4 de pouce, qui sont reliées électriquement par des fils de cuivre et munies, fixés à leurs faces extérieures, de disques en carbone en contact avec la pile. Les plaques 45 peuvent avoir des épaulements qui s'appuient sur les tiges ou les tubes 6.
Une vis d'arrêt réglable 47 (figure 3) est prévue dans le but de limiter l'écart maximum de l'armature 19 d'avec l'aimant pendant le fonctionnement normal. Un vérin à vis 48 est prévu pour appliquer une pression à la pile ou aux piles pendant le transport, empêchant ainsi des détériorations par suite de chocs.
Cette vis peut être disposée de telle sorte qu'elle forme obstruc- tion pour un boulon de fixation, de telle manièrequ'elle doit être enlevée avant que le régulateur ne soit prêt à fonctionner.
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1. Un régulateur de puissance à contrôle par témoins, du type à pile de carbone électromagnétique, dans lequel la pile ou les piles du régulateur de puissance est ou sont arrangées de façon à être comprimées par l'attraction d'une armature du type clapet, par 1'électro-aimant dudit régulateur.