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DISPOSITIF DE CONTACT COULISSANT POUR LA CONDUCTION DE COURANTS
ELECTRIQUES.
L'invention concerne des appareils électriques et elle vise no- tamment un dispositif servant à conduire un courant de fort ampérage d'un organe fixe à un organe mobile.
Dans certains appareils électriques., tels que,. par exemple, les machines à souder à résistance, un courant de forte intensité est induit dans l'enroulement secondaire du transformateur de soudure et ce courant est conduit d'une borne au moins de l'enroulement à une électrode mobile.
Dans les machines à souder par points une pression est appliquée sur l'é- lectrode mobile pour amener cette électrode en contact avec la pièce entre celle-ci et une électrode fixe. Dans la soudure à joint continu, on emploie deux molettes servant d'électrodes, l'une'de ces molettes étant entraînée par un moteur et tournant sur un support fixe, tandis que l'autre molette est montée sur un support mobile et son mouvement étant obtenu par friction sur la pièce à souder qui est en mouvement.
Dans les deux cas mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire dans la sou- dure par points et dans la soudure continue, bn se trouve en face du problè- me qui consiste à conduire le courant d'une borne du secondaire à l'électro- de mobile d'une manière telle que celle-ci puisse se mouvoir librement et qu'il n'y ait aucune perte de courant nuisible. Une solution bien connue de ce problème consiste à utiliser.des conducteurs souples reliant une bor- ne du secondaire du transformateur à 1'électro-mobile.
Quelques-uns de ces conducteurs sont constitués par des feuilles de cuivre minceset d'autres sont constitués ' par un câble formé d'une mul- titude de fils minces. Ces deux types de conducteurs ont une durée limitée à cause de la fatigue mécanique et des vibrations causées par l'effet électro- dynamique du courant alternatif de forte intensité qu'ils conduisent. La cha- leur engendrée dans ces conducteurs par ce courant contribue aussi à leur dé- sintégration.
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L'un des buts de l'invention consiste à créer un dispositif nouveau et perfectionné pour conduire le courant de sa source à une élec- trode mobile ou un conducteur analogue conduisant du courant, ce disposi- tif étant de construction robuste et capable de servir d'une façon conti- nue sans détérioration, ni usure appréciable.
Un autre but de l'invention consiste à créer un dispositif de contact coulissant servant à relier l'électrode mobile d'une machine à souder à résistance à une borne de circuit de puissance secondaire de cette machine, ce dispositif fonctionnant d'une façon efficace et telle qu'il évite toutes les pertes de courant nuisibles tout en permettant le mouvement libre de l'électrode.
Un autre but encore plus spécifique de l'invention consiste à créer un dispositif de contact coulissant destiné à conduire des courants de forte intensité comme ceux que l'on rencontre dans les machines à souder à résistance, ce dispositif comprenant des éléments de construction spéciale capables d'effectuer un mouvement relatif de telle manière que l'usure des surfaces coulissantes soit réduite au minimum et qu'une longue durée soit assurée à ces surfaces malgré un dur service.
Un autre but de l'invention consiste encore à créer un dispositif perfectionné monté à mouvement pivotant pour conduire les courants de forte intensité, tels que ceux que l'on rencontre dans les machines à souder à ré- sistance, du secondaire du transformateur à l'électrode mobile.
Un autre but de l'invention consiste à créer un système de con- tact coulissant utilisant des.barres conductrices de courant montées pivo- tantes pour relier électriquement une pièce mobile à une pièce fixe, un con- tact par surface étant assuré entre ces éléments de manière à créer de grandes surfaces de contact qui réduisent la résistance au passage du courant entre les pièces.
D'autre part, dans les machines mentionnées plus haut, pour la sou- dure continue, l'électrode en forme de molette tourne dans un palier et le courant est conduit du palier à l'arbre de la molette.Le même palier doit supporter aussi la charge radiale appliquée à l'arbre de la molette lorsque celle-ci est mise en contact sous pression avec la pièce.
Cette pression radiale produit un contact entre l'arbre et le palier et permet au courant de passer d'une pièce à l'autre. Toutefois, la sur- face de contact entre l'arbre et le palier ne correspond qu'à un contact liné- aire, ce qui entraîne une forte concentration du courant sur la surface de con- tact, qui est extrêmement étroite. Le cas échéante les conditions de contact deviennent plus mauvaises et le guidage entre l'arbre et le palier n'est plus exact. Il faut renouveler fréquemment l'arbre et le palier pour maintenir la machine en bon état de fonctionnement.
Ceci dit, l'un des buts de l'invention consiste à créer une dis- position nouvelle et perfectionnée pour conduire le courant de sa source à une électrode rotative ou à un conducteur semblable conduisant du courant, le dispositif employé étant de construction robuste et capable de fonctionner continuellement sans détérioration ou usure appréciable.
Un autre but de l'invention consiste à créer un dispositif de contact coulissant servant à relier l'électrode rotative en forme de molette d'une machine à souder à résistance à une borne du circuit de puissance secon- daire de la machine, ce dispositif fonctionnant efficacement et de manière à supprimer les pertes de courant nuisibles tout en permettant une rotation libre.de l'électrode.
Un autre but plus spécifique de l'invention consiste à créer un dispositif perfectionné pour conduire le courant d'une borne de circuit se- condaire de soudure à l'arbre tournant de la machine à souder continue, ce
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dispositif assurant de grandes surfaces de contact entre des pièces mobi- les l'une par rapport à l'autre, de manière à réduire la résistance élec- trique et à faciliter le transport du courant.
Un autre but consiste à créer des segments conducteurs de cou- rant pour conduire le courant à un arbre tournant, ces segments étant en contact coulissant avec l'arbre et montés élastiquement de manière que l'état de flottement de ces contacts permette à ceux-ci de suivre toute irrégula- rité de la surface et aussi de compenser le jeu normal pouvant exister dans les paliers à rouleaux ou à billes.
Dans ces buts ainsi que dans d'autres, l'invention peut consister en certaines nouvelles caractéristiques de construction et de fonctionnement, qui sont décrites en détail et spécifiées particulièrement dans la descrip- tion suivante ainsi que dans le résumé et représentées dans les dessins ci- joints.
Dans les dessins, qui représentent un mode de réalisation de l' invention et dans lesquelles les mêmes références désignent les mêmes pièces dans toutes les figures!
La figure 1 est une élévation d'une machine à souder à résistance présentant les caractéristiques de l'invention, certaines parties étant re- présentées en coupe pour mieux montrer le perfectionnement dont il s'agit.
La figure 2 est une coupe verticale partielle montrant la cons- truction de l'électrode mobile et le dispositif de contact coulissant qui fait l'objet de l'invention.
La figure 3 est une élévation semblable à la figure 1 partie en coupe mais représentant une variante de l'invention, variante dans laquelle on emploie deux électrodes mobiles.
La figure 4 est une coupe verticale de l'une des électrodes mo- biles de la figure 3, montrant le dispositif de contact coulissant qui fait l'objet de l'invention.
La figure 5 est une coupe transversale passant sensiblement par la ligne 5-5 de la figure 2, en regardant dans le sens des flèches.
La figure 6 est une élévation d'une autre machine à souder à résis- tance comprenant les caractéristiques de l'invention certaines parties étant re- présentées en coupe.
La figure 7 est une coupe horizontale passant sensiblement par la ligne 7-7 de la figure 6, le dispositif pivotant utilisé pour les barres conduc- trices de courant étant représenté en coupe pour mieux montrer les perfectionne- ments qui font l'objet de la présente invention.
La figure 8 est une élévation semblable à la figure 6, mais montrant une variante de l'invention, variante dans laquelle on emploie deux électrodes mobiles.
La figure 9 est une élévation d'une autre machine à souder à résis- tance du type à soudure continue., machine pourvue des perfectionnements qui font l'objet de l'invention.
La figure 10 est une coupe du dispositif à molette entraînée de la machine à soudure continue de la figure 9, montrant le dispositif de con- tact coulissant de l'invention pour conduire du courant de l'électrode fixe à l'arbre de la molette rotative et
La figure 11 est une coupe transversale passant sensiblement par la ligne 3-3 de la figure 10.
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La figure 12 représente, en élévation-coupe un dispositif à contact coulissant utilisé comme commutateur de courant intense.
La figure 13 représente, en profil-coupe, les segments du com- mutateur de la figure 12, suivant la ligne XIII-XIII de cette figure.
On se référera maintenant aux dessins, notamment aux figures 1 et 2, qui représentent un mode préféré de réalisation de l'invention appliqué à une machine à souder à résistance du type usuel, Cette machine, qui est désignée d'une façon générale par le numéro de référence 10, est constituée par un bâti 11, une plaque de base 12 servant de support,, un bras inférieur 13 convenablement fixé au bâti 11, par exemple en 14, et un bras supérieur 15 également fixé au bâti, par exemple en 16.
Les machines à souder en résistance reçoivent du courant élec- trique qui est fourni par une source de courant alternatif telle que celle qui est indiquée par les fils L1 et L2 et à laquelle l'enroulement primaire de la machine 18 est fixé électriquement par les conducteurs 20 et 21.
Pour que l'opérateur puisse interrompre l'arrivée du courant de la source de courant alternatif à l'enroulement primaire, un interrupteur mécanique tel que 22 est monté dans l'un des conducteurs, le conducteur 21.
Cet interrupteur peut naturellement être remplacé par des conducteurs action- nés électromagnétiquement et l'ouverture, ainsi que la fermeture du circuit primaire, peuvent aussi être effectuées d'une manière aussi efficace à l'ai- de de lampes électriques à décharge en combinaison avec des dispositifs de commande ad hoc. L'enroulement primaire 18 constitue l'un des éléments du transformateur de soudure qui comprend un noyau de fer 23 de grande perméa- bilité et un enroulement secondaire 24 constitué par une ou plusieurs spires d'une barre de cuivre d'épaisseur importante.
L'électrode fixe 25 est convenablement assujettie dans sa posi- tion par le bras inférieur 13, qui est immobile, étant fixé au bâti de la machine à souder, et auquel une borne de l'enroulement secondaire est fixée par exemple en 26. L'électrode mobile 27 est disposée au-dessus de l'élec- trode 25 et elle est disposée de manière à maintenir entre ces deux électro- des une pièce à souder telle que 28.
L'électrode mobile 27 peut se mouvoir à l'intérieur du boîtier 30, que l'on appelle généralement la tête de la machine, et qui est convena- blement monté sur le bras 15 et isolé de celui-ci. La bande isolante qui se trouve entre le bâti 30 et le bras 15, est indiquée par 31 et représentée nettement dans la figure 2.
Un courant de forte intensité est amené à la tête 30 par un con- ducteur 32 solidement fixé à la tête 30 à une extrémité, par exemple par la vis de fixation 33 et relié électriquement à son autre extrémité en 34, à l'autre borne de circuit secondaire 24.
Il semblerait, d'après ce qui précède, que le circuit secondaire de charge du transformateur de soudure est complet et fonctionne de manière à fournir du courant aux électrodes qui sont directement en contact avec la pièce, de manière à souder celle-ci par le courant de forte intensité qui les traverseo Toutefois,un contact coulissant est nécessaire entre la tête 30 et l'électrode mobile 27 pour conduire les courants de forte intensité et suivant l'invention, l'ensemble de ce contact coulissant comprend des élé- ments de conception spéciale, dont la construction et le fonctionnement cons- tituent les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention.
, Comme le montre la coupe de la figure 2, la tête en métal 30 est creuse sur une partie de sa longueur, formant ainsi une chambre 35. Le plon- geur mobile 27 traverse la chambre 35 en son centre en partant de la tête 30, à la fois de l'extrémité supérieure et de l'extrémité inférieure de celle-ci.
A son extrémité inférieure., la chambre 35 est fermée par la pièce
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à pas de vis 36 en matière isolante, qui sert à isoler et à guider l'extré- mité inférieure de l'électrode 27. L'extrémité supérieure de l'électrode tra- verse la paroi supérieure de la tête 30, qu'elle dépasse et s'engage dans la chambre à pression ' , qui communique avec les tuyaux d'écoulement 38 et 39.
Le tuyau 38 est relié à la tête 30 près de l'extrémité supérieure de la char-- bre à pression 37 et il se trouve en conséquence au-dessus du piston 40, tan- dis que 39 est relié à la tête près du fond de la chambre à pression et se trouve ainsi au-dessous du piston 40. Lorsque le fluide sous pression est admis au-dessus du piston par le tuyau 38 et s'échappe au-dessous de ce pis- ton par le tuyau 39, ceci a pour effet de faire mouvoir de haut en bas le piston 40, qui est convenablement fixé à l'électrode mobile 27, ce qui impri- me un mouvement semblable à cette électrode. Un reforcement des opérations ci-dessus provoque un mouvement ascendant du piston et, par conséquent, de l'électrode mobile 27.
Le passage de courants de forte intensité dans l'électrode mo- bile 27 engendre une chaleur considérable dans cette électrode, qui peut ê- tre refroidie d'une façon satisfaisante par un courant de fluide réfrigé- rant passant dans l'alésage central 41 qui est disposé longitudinalement sur la majeure partie de la longueur de l'électrode.
Un tube 42 est logé à l'intérieur de l'alésage 41 et traverse la cloison 43 pour s'engager dans la chambre d'échappement 44. Le liquide de refroidissement arrive à l'alésage 42 par le tuyau d'admission 43 et le tuyau d'échappement 46 conduit ce liquide réfrigérant hors de la chambre d'échappe- ment 44.
La paroi supérieure de la chambre 35 est emboutie de façon à pré- senter des surfaces angulaires 47 inclinées de bas en haut vers l'ouverture centrale 48. Suivant l'invention les organes 50 sont disposés près de la pa- roi supérieure de la chambre 35 et en contact avec les surfaces angulaires 47. Les organes 50 sont supportés par une rondelle 51 ayant une surface de base sensiblement plate,tandis que la surface supérieure est au contraire concave de façon à présenter des surfaces inclinées de haut en bas vers l' ouverture centrale de la rondelle.
Un ressort hélicoïdal 52 est disposé entre la rondelle 51 et la pièce isolante 36. Les organes 50 comprennent des segments arqués, comme le montre le mieux la figure 5.
Si l'on emploie deux de ces segments, chacun d'eux aura une for- me sensiblement semi-circulaire. Toutefois, si l'on emploie plus de deux seg- ments, chaque segment aura une forme plus petite que celle d'un demi-cercle et simplement arquée. Les segments 30 étant en relation de fonctionnement avec l'électrode mobile 27, on voit qu'il existe un certain espace entre la circon- férence des segments et la paroi intérieure de la chambre 35. Les segments sont aussi espacés l'un de l'autreo
Ces espaces sont nécessaires pour permettre un mouvement libre des segments lorsque ceux-ci se distendent ou se contractent suivant les ondula- tions des contours de l'électrode.
Le contact sous pression des segments avec l'électrode est maintenu en tout temps par suite de la forme trapézoïdale de la section transversale des segments. Chaque segment 50 a un sommet incliné et des parois de fond inclinées qui sont complémentaires par rapport aux parois en contact avec elles, c'est-à-dire les parois 47 inclinées vers le haut et les parois inclinées vers le bas et formées par les rondelles 51. Plus parti- culièrement, les parois de sommet et de fond de chaque segment peuvent être décrites comme étant des parois inclinées de manière à converger vers l'exté- rieur et en raison des surfaces qui coopèrent avec elles. La pression du res- sort hélicoïdal 52 est transformée en une poussée qui maintient les segments en contact sous pression avec l'électrode 27.
Il convient de noter également qu'un contact sous pression est maintenu entre les segments et les surfaces 47 de la tête 30.
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Le passage du courant est par conséquent facilité et des courants de forte intensité peuvent passer de la tête 30 vers les segments de manière à éviter toute détérioration des surfaces de contact, car la résistance oppo- sée au passage du courant est réduite au minimum.
D'une façon analogue, les courants de forte intensité peuvent pas- ser des segments à l'électrode et non seulement toute la détérioration due à des arcs est pratiquement rendue impossible, mais l'électrode 27 peut se mouvoir librement pendant l'opération de soudure.
Pour réduire au minimum l'usure des surfaces de frottement et pour assurer une longue d'urée à ces surfaces malgré leur dur service, on a cons- taté qu'il est pratique et désirable d'utiliser un métal très bon conducteur pour faire les segments. Par exemple, on donnera la préférence à une matière de haute conductibilité telle que le cuivre électrolytyque, mais on peut aussi employer de l'argent recuit.
L'électrode doit aussi être faite en métal de haute conductibilité, mais il est particulièrement désirable qu'elle soit assez dure ou au moins qu'elle ait une surface dure. On a trouvé que le cuivre et certains alliages de cuivre sont très satisfaisants pour l'électrode.
La variante représentée dans les figures 3 et 4 est appliquée à une machine à souder à résistance du type utilisant deux électrodes mobiles.
Ces électrodes sont du type appelé généralement type à pression par ressort.
La machine, qui est désignée d'une façon générale par 110, est constituée par un bâti 11, une plaque de base 112 servant de support, un bras inférieur 113 fixé au bâti 11 en 114 et un bras supérieur 115 également fixé au bâti en 116.
La source de courant alternatif, source qui est indiquée par les fils L1 et L2, est reliée à l'enroulement primaire 118 par des conducteurs 120 et 121, le conducteur 121 passant par son interrupteur 122 ou un dispositif équivalent électromagnétique ou électronique, pour l'ouverture et la fermeture du circuit primaire. Le noyau de fer 123 et l'enroulement secondaire 124 complètent le transformateur de soudure de la machine à souder à résistance.
L'une des bornes de l'enroulement secondaire est reliée électrique- ment au bras inférieur 113, qui porte les électrodes inférieures fixes 125.
Les électrodes mobiles 127 et 129 sont disposées au-dessus aes électrodes fixes et une pièce à souder telle que 128 est maintenue entre les électrodes. La tête 130 est convenablement fixée au bras 115 et isolée de ce bras et elle est munie du dispositif hydraulique usuel tel que 137, qui com- prend les tuyaux d'écoulement 138 et 139 pour actionner un piston (non repré- senté) monté à nouveau à mouvement alternatif dans 137.
Dans ce type de machine à souder à résistance, un plongeur 140 est fixé au piston de manière à se mouvoir avec lui et ce plongeur 140 est suspen- du à la tête 130 et le conducteur 132 y est fixé. Le conducteur 132 est relié électriquement à l'enroulement secondaire 124 de manière à compléter le cir- cuit secondaire du transformateur de soudure par les électrodes 127 et 129. Ces électrodes sont convenablement supportées par le conducteur 132 et ces électro- des mobiles sont ainsi mises en mouvement avec le conducteur par le plongeur 140 pendant le fonctionnement de la machine pour'la soudure dé la 'pièce.
Le système de contact coulissant qui fait l'objet de l'invention est appliqué à chacune des électrodes de la façon représentée plus en détails dans la figure 4 et l'on décrira maintenant cet ensemble.
Dans cette variante les électrodes mobiles sont montées de maniè- re à pouvoir se mouvoir respectivement à l'intérieur des boîtiers en métal 133 et 134, chaque boîtier ayant une partie 135 destinée à être fixée au conducteur 132 au moyen de vis ou de boulons logés dans les ouvertures 136.
Comme le montre mieux la figure 4, l'électrode mobile 127 s'étend longitudinalement à travers le boîtier 133 et descend à partir de l'extrémité
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inférieure de ce boîtier, cette extrémité tombante de l'électrode étant file- tée pour recevoir le manchon 137 qui est bloqué, lorsqu'il est vissé sur l'é- lectrode au moyen du contre-écrou 138.
Le manchon retient la pointe 140 de l'électrode, qui est directe- ment en contact avec la pièce. L'électrode mobile présente, à son extrémité supérieure, un épaulement annulaire 141 qui est destiné à venir en contact avec le boîtier 133 de façon à limiter le mouvement de l'électrode vers le bas. Une rondelle isolante 142 peut être mise en position par le boîtier pour venir en contact avec l'épaulement annulaire 141.
L'électrode est guidée dans son mouvement à l'intérieur du boîtier 133 au moyen du manchon 143 en matière isolante, qui se trouve à l'extrémité supérieure de l'électrode, et par la pièce 144 portée par l'électrode près de l'extrémité inférieure du boîtier. La pièce 144 est convenablement assujettie dans sa position au moyen du contre-écrou 145 et une rondelle peut être in- sérée entre ce contre-écrou 145 et la pièce isolante.
La paroi supérieure de la chambre 146 est concave de manière à former des surfaces angulaires 147 inclinées de bas en haut vers l'ouverture centrale 148. Ainsi qu'on l'a expliqué à propos de la figure 2, des segments arqués 150 sont disposés près de la paroi supérieure de la chambre 146 et ces segments sont en contact avec la périphérie lisse de l'électrode mobile 127, de sorte qu'ils conduisent les courants de forte intensité du bâti fixe 133 à l'électrode mobile 127.
Les segments 150 ont une section transversale de forme trapézoi- dale et ils présentent des parois de sommet et de fond qui sont inclinées de manière à converger vers l'extérieur. La rondelle 151 est concave pour venir en contact avec la face inférieure des segments et un ressort hélicoïdal 152 exerce sur la rondelle une pression qui oblige celle-ci à venir en contact avec les segments.
Le ressort hélicoïdal s'appuie sur la pièce isolante 144, et par suite de l'inclinaison des surfaces des segments une poussée est exercée sur ceux-ci, ce qui les force à se déplacer vers l'intérieur pour venir en con- tact avec l'électrode mobile.
Les électrodes mobiles 127 et 129 sont du type à pression par res- sort et cette disposition a pour résultat qu'un certain nombre d'électrodes peu- vent être montées sur une platine commune et actionnées par un cylindre commun, des pressions identiques étant obtenues à tous les endroits devant être simul- tanément soudés par points.
On voit que la pression exercée sur la pointe d'électrode 140 force l'électrode mobile 127 à se déplacer vers le haut par rapport au boîtier 133.
Le ressort 152 est comprimé en conséquence, ce qui augmente la pression exer- cée par les segments sur les surfaces qui coopèrent avec eux. En utilisant des ressorts hélicoïdaux semblables, on peut donc rendre sensiblement identi- ques les pressions exercées par les électrodes. Il faut naturellement que les ressorts hélicoïdaux des deux électrodes soient préalablement bandés approxi- mativement au même degré et à cet effet, on peut régler la position du contre- écrou 145 sur son électrode respective. On peut aussi faire varier la longueur de chaque électrode par le mouvement de son manchon 137.
Pour que l'on puisse refroidir chaque électrode, celle-ci est pour- vue d'un alésage central se prolongeant jusqu'à l'intérieur de la pointe de l'électrode sur une partie de sa longueur. A son extrémité supérieure l'alésa- ge est fermé par le bouton 153 et un tube 154 est logé à l'intérieur de cet alésage,, une rondelle de séparation étant fixée à ce tube et montée entre l' ajutage d'admission 155 et l'ajutage de sortie 156. Ces ajutages sont vissés individuellement dans des ouvertures pratiquées dans l'électrode, une fente étant pratiquée dans'le boîtier 133 pour permettre ce mouvement.
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Le fluide de refroidissement arrivant par l'orifice d'admission 155 descend dans l'alésage de l'électrode et refroidit celle-ci en éliminant la chaleur engendrée par le passage des courants de forte intensité à tra- vers cette électrode. Le liquide remonte ensuite par le tube 154, qui amène à l'ajutage de sortie 156.
Les courants intenses sont conduits par les segments 50 et 150 montés entre les organes conducteurs du courant, c'est-à-dire un bâti et une électrode qui peuvent se mouvoir l'un par rapport à l'autre. Les segments doi- vent naturellement être en métal de haute conductibilité, mais les bons résul- tats donnés par le dispositif sont largement dus au contact sous pression main- tenu constamment entre les pièces et ne gênant en aucune façon le mouvement de l'électrode.
Dans la variante représentée sur les figures 6 et 7, l'électrode mobile 27 fait corps avec le plongeur 30 ou est convenablement fixée à ce plongeur, qui est monté à mouvement coulissant verticalement dans la tête 31 de la machine à souder à résistance 10.
La tête est convenablement montée sur le bras 15 et isolée de ce bras, la bande isolante montée entre la tête et le bras étant indiquée par le numéro de référence 32. L'extrémité supérieure du plongeur 30 s'engage dans la chambre à pression 33 et cette extrémité est fixée au piston 34 mon- té à mouvement alternatif dans cette chambre. Le tuyau d'écoulement 35 comma- nique avec la chambre 33 près de l'extrémité supérieure de cette chambre et il se trouve par conséquent au-dessus du piston 34.
Le tuyau d'écoulement 36 est relié à la tête près du fond de la chambre à pression et il se trouve ain- si au-dessous du piston 34,
Lorsque le fluide sous pression est admis au-dessus du piston par le tuyau 35, en s'échappant de dessous le tuyau 36, ceci a pour effet de faire descendre le piston 34 et d'imprimer un mouvement semblable au plongeur 30 et à l'électrode 27. Le renversement de ces opérations fait remonter le piston et par conséquent aussi l'électrode mobile 27.
Un courant de forte intensité provenant du circuit secondaire 24 est conduit à l'électrode mobile 27 par le dispositif de contact coulissant de l'invention, dispositif qui est représenté en détail dans la figure 7.
Une pièce 38 en matière bonne conductrice semblable à celle de l'électrode 27 est convenablement fixée à l'électrode pour former un ensemble unique avec elle.
En conséquence, la pièce 38 se meut verticalement avec l'électro- de et forme le conducteur par lequel les courants de forte intensité sont a- menés à l'électrode. Une pièce fixe 40 également en matière de grande conduc- tibilité est convenablement fixée au bras 13, un isolateur 41 étant monté en- tre les pièces pour que le conducteur 40 soit isolé de ce bras de la même ma- nière que la tête 31 en est isolée. La pièce 40 est convenablement reliée à l'autre extrémité du circuit secondaire 24, par exemple en 42.
Les conducteurs articulés 44 et 45 relient la pièce fixe 40 élec- triquement à l'électrode mobile 27. Ces conducteurs sont constitués par des barres de cuivre ou d'autre métal de grande conductibilité articulée à leurs extrémités sur les pièces respectives, chaque monture d'articulation comprenant une cheville 46 pour la pièce fixe 40 et 47 pour la pièce mobile 38. Cette che- ville 47 est isolée par le tube 48 en matière isolante qui traverse la pièce 38 et s'engage dans les barres 44 et 45 de manière que la cheville d'articula- tion soit isolée de la pièce, ainsi que des barres. Des rondelles 49 sont mon- tées à chaque extrémité de la cheville d'articulation 47 et des ressorts héli- coidaux 50 sont montés sur cette cheville entre les rondelles et leur écrou de retenue respectif 51.
Les barres sont en contact par surface avec la pièce 38 et, par suite de leur articulations, elles se meuvent par rapport à la pièce de ma- nière qu'il en résulte un contact coulissant. La surface de contact, qui est de grandeur notable, réduit la résistance opposée au passage du courant élec- trique allant des barres à la pièce et le passage du courant est fécilité en outre par le contact à pression existant entre les pièces qui se meuvent l'une
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par rapport à l'autre.
La cheville d'articulation 46 est également isolée par un tube 52 qui s'engage dans l'alésage 53 de la pièce fixe 40 et dans des ouvertu- res ménagées dans chaque barre. On remarquera que l'alésage 53 est prolongé horizontalement.
Ceci est nécessaire pour que l'électrode 27 puisse se mouvoir verti- calement, la composante horizontale du mouvement faisant mouvoir la cheville d'articulation 46 dans l'alésage prolongée Les rondelles 54 sont montées à chaque extrémité de la cheville d'articulation et des ressorts hélicoïdaux 55 sont montés sur cette cheville entre les rondelles et leur écrou de re- tenue respective 56. A cette extrémité les barres 44 et 45 sont en contact par surface avec la pièce fixe 40 et les surfaces coopérant entre elles sont maintenues en contact sous pression par les ressorts hélicoïdaux 55.
On fait passer de l'eau de refroidissement à travers les barres conductrices 44 et 45 au moyen de tubes 57, cette eau de refroidissement en- traînant la chaleur développée par les courants de forte intensité qui cir- culent dans les barres et maintenant ainsi les faces de contact entre les barres et les pièces à une température relativement basse.
La variante représentée dans la figure 8 est appliquée à une machine à souder à résistance du type utilisant deux électrodes mobiles.
Ces électrodes sont du type appelé généralement type à "pression par ressort".
La machine, qui est désignée d'une façon générale par 110, est constituée par un bâti 111, une plaque de base 112, le bras inférieur 113, fixé au bâti 114 et un bras supérieur 115 également fixé au bâti, en 116. La source de courant alternatif, qui est désignée par les fils L1 et L2, est reliée à l'enroulement primaire 118 par les conducteurs 120 et 121, le conducteur 121 étant muni d'un interrupteur 122 ou d'un dispositif équivalent, électromagnétique ou électro- nique permettant d'ouvrir et de fermer le circuit primaire. Le transformateur de soudure est complété par le noyau en fer 120 et par l'enroulement secondaire 124.
L'une des bornes de l'enroulement secondaire est relié électrique- ment au bras inférieur 113 qui porte l'électrode inférieure fixe 125. Les élec- trodes mobiles 127 et 129 sont disposées au-dessus des électrodes fixes et une pièce à souder telle que 128 est disposée entre ces électrodes. La tête 130 est convenablement fixée sur le bras 115 et isolée de ce bras, et elle est mu- nie du dispositif hydraulique usuel qui comprend la chambre à pression 133 dans laquelle un piston (non représenté) peut se mouvoir d'un mouvement alter- natif.
Les tuyaux d'écoulement 135 et 136 conduisent un fluide dans la chambre à pression pour effectuer le mouvement alternatif du piston. Le plon- geur 131 est suspendu à l'extrémité inférieure de la tête 130 et l'on conçoit que ce plongeur est fixé au piston dans la chambre 133 de manière à se mouvoir dans le sens vertical et à imprimer un mouvement semblable à la pièce conduc- trice 138 qui y est convenablement fixée. Des bottiers 139 sont fixés de leur côté à la pièce conductrice 138 et ils portent les électrodes 127 et 129.
Ainsi qu'on l'a décrit à propos de la figure 6, les barres conduc- trices conformes à l'invention servent à conduire le courant fixe 140 à la pièce mobile 138. Les barres sont articulées sur la pièce 140 au moyen de la cheville d'articulation 146 qui agit dans une ouverture allongée horizontale pratiquée dans la pièce 140 afin de pouvoir se déplacer en bloc pour permettre le mouvement vertical de la pièce 1380 La cheville d'articulation 147 relie les barres conductrices à cette pièce mobile et par rapport à ce joint les barres ne peuvent effectuer qu'un mouvement pivotant, tandis que par rapport à la cheville d'articulation 146 les barres peuvent effectuer un mouvement pivotant aussi bien qu'un mouvement coulissant sur cette cheville.
Cette construction assure de grandes surfaces de contact qui sont appliquées l'une contre l'autre sous la pression produite par les ressorts hélicoïdaux, de -façon que le courant de soudure soit amené aux électrodes d'une manière ef- ficace et telle que toute perte de courant nuisible soit rendue impossible et que ce dispositif ait une longue durée malgré le dur service qui lui est
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impose.
Dans la variante représentée sur les figures 9 et 10, le bras inférieur 13 sert de tourillon à l'arbre 25, auquel la molette d'électrode 26 est convenablement reliée, le dispositif de tourillon pour cet arbre et la manière dont le courant est conduit de l'arbre 13 à l'arbre étant clai- rement représenté dans la figure 10 et décrit plus loin. La molette d'élec- trode supérieure 27 peut venir en contact avec une pièce telle que 28 insé- rée entre les molettes comme le montre la figure 1, cette électrode supérieu- re étant convenablement tourillonnée par l'élément 30, qui est fixé au plon- geur 31 et monté à mouvement vertical avec ce plongeur au moyen de la tête 32.
La tête 32 fait partie du bras supérieur fixe 15 et elle comprend la chambre à pression 33 qui contient un piston, non représenté, pouvant ef- fectuer un mouvement alternatif pour assurer le mouvement montant et descen- dant du plongeur 31, de l'élément 30 et aussi de la molette d'électrode su- périeure 27. La molette d'électrode supérieure 27 peut être convenablement entraînée par exemple par la roue moletée 34 fixée à l'arbre 35 et tourillon- née par le bras 36 qui fait corps avec l'élément 30. Le pignon 37 est fixé à l'arbre 35 à son extrémité opposée et ce pignon engrené-avec le pignon 38 sup-
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pôrté par l'arbre vertical-l0 :ë-,clavété^su cet arbre de fagon.a ..tourner avec lui. :Get ar.be.
J.(3 est convenablement monté pour'tourner dans. le'":bâti 41,--et .au moyen:.du.non -i,.,2 qüi engrène avec le'pignon 43 entraîné par -le mote.1JI' élec- trique 44, une force motrice est transmise à la roue moletée 34 pour-entraîner la molette électrode supérieure 27.
L'ensemble permet à l'élément 30 de se mouvoir dans le sens verti- cal, ce mouvement étant nécessairement limité, car il suffit que les molettes électrodes soient légèrement écartées l'une de l'autre pour permettre d'intro- duire la pièce entre elles.
Un courant de grande intensité est conduit à l'élément 30 par le conducteur 45 qui est convenablement fixé à cet élément 30 et qui se prolonge en arrière de celui-ci de manière à se relier électriquement à une borne du circuit secondaire 24. L'autre borne du circuit secondaire est reliée au bras inférieur fixe 13 et à partir de ce bras le circuit est complété par les deux molettes d'électrodes. La tête 32 est convenablement isolée du bras 15 par la bande isolante 46.
Il semblerait, d'après ce qui précède, que le circuit de charge secondaire du transformateur de soudure est complété et fonctionne de manière à fournir du courant aux molettes d'électrodes qui sont directement en con- tact avec les pièces de manière à souder celle-ci sous l'action du courant de forte intensité qui les traverse.
Toutefois, un dispositif à contact coulissant est nécessaire pour conduire le courant du bras fixe 13 à la molette d'électrode rotative de ce bras et de même, de l'élément 30 à la molette d'électrode rotative de cet é- lément. Le dispositif à contact coulissant de l'invention fonctionne de maniè- re à supprimer toute perte de courant nuisible et, en outre, le dispositif de la présente invention assure de larges surfaces de contact entre les piè- ces mobiles l'une par rapport à l'autre, réduisant ainsi la résistance élec- trique et facilitant le passage du courant d'une pièce à l'autre.
On se référera maintenant en particulier à la figure 7. Le bras d'électrode inférieur 13 constitue un ensemble formé de pièces support annu- laires 48 et 50 ces pièces étant fixées l'une à l'autre et au bras 13 par les boulons 51. Chaque pièce supporte annilaire contient un ensemble de palier à rouleaux. L'ensemble 52 est monté dans la pièce 48 et l'ensemble 53 est monté dans la pièce 50.
Il est nécessaire d'isoler les ensembles de paliers à la fois de l'arbre et des éléments de paliers de manière qu'ils ne conduisent pas de courant. En conséquence ôn voit que l'ensemble 52 est isolé de la pièce 48 au moyen de l'isolant 54. D'une manière quelque peu analogue , l'ensemble de palier 53 est isolé de l'arbre 25, l'ensemble de palier étant-en contact avec l'anneau en métal 55 qui, toutefois, est isolé de l'arbre par l'isolant 56.
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A l'extrémité antérieure de l'arbre 25 se trouvent les anneaux isolants 57 et 58, ces anneaux isolants servant à isoler l'extrémité an- térieure à rebord de l'arbre 25 par rapport à l'élément de palier 48. La molette électrode 26 est adaptée à l'extrémité antérieure à rebord de l'arbre et elle y est convenablement fixée par des vis 60. L'extrémité postérieure de l'arbre 25 est filetée pour recevoir l'écrou 61 qui est convenablement vis- sé sur cette extrémité. Cet écrou maintient la rondelle métallique 62 et la rondelle isolante 63 sur cette extrémité de l'arbre, ces rondelles étant retenues entre l'ensemble de palier 53 et l'écrou 61.'L'extrémité postérieu- re de l'arbre est aussi convenablement isolée du bras 13 au moyen de l'an- neau 64 et de la rondelle 65.
La partie intermédiaire de l'arbre 25 porte un manchon en métal 66, qui est de préférence dur et très conducteur. La matière de l'élément de palier 50 est également un métal très bon conducteur, mais cet élément est écarté de l'arbre 25 et il est ainsi espacé du manchon 66, de sorte que le passage d'un courant électrique entre les deux pièces ne peut avoir lieu que par les segments 67, qui sont de préférence en métal très bon conducteur de dureté et qui sont rais en contact coulissant sous pression avec le man- chon rotatif 66 porté par l'arbre 25.
Les segments 67 encerclent l'arbre 25 et des ressorts hélicoï- daux les sollicitent élastiquement dans deux sens faisant un angle droit entre eux, l'un de ces sens étant axial c'est-à-dire le long de l'axe 25 et agis- sant de façon à maintenir les segments en contact sous pression avec la fa-' ce de l'élément 50, et l'autre sens étant radial, c'est-à-dire de façon à main- tenir les segments en contact avec la périphérie de l'arbre 25.
Chaque segment porte plusieurs chevilles désignées par 68: ces chevilles traversent les segments et s'engagent dans des logements 70 formés dans la face de contact de l'élément 50. De leur côté, ces chevilles sont supportées et maintenues dans leur position par l'anneau 71 en matière isolante et des ressorts hélicoïdaux 72 sollicitent les segments élastiquement vers la droite pour les maintenir en contact sous pression avec la face de l'élé- ment 50. Les ressorts hélicoïdaux 73 sont maintenus dans leur position au moyen de supports 74 et il y a un ou plusieurs de ces ressorts hélicoïdaux pour chaque segment 67, de manière à maintenir le contact sous pression des segments avec le manchon 66.
On voit par ce qui précède que la pression axiale et la pression radiale exercée sur la molette d'électrode inférieure 26 seront supportées par l'arbre 25 qui est convenablement guidé et tourillonné par les ensembles de paliers à billes 52 et 53. Les segments 67 ne subissent aucune réaction due à ces pressions exercées sur la molette. Les segments sont constamment maintenus en contact sous pression avec le bras 13 qui constitue un des élé- ments conducteurs de courant, et avec l'arbre 25, qui constitue l'autre élé- ment conducteur de courant et tourne par rapport à 13.
Les segments sont sol- licités élastiquement de manière à venir en contact à la fois avec le bras et l'arbre et il résulte du montage flottant de ces segments que ceux-ci peu- vent suivre toute aspérité de la surface ou excentricité de l'arbre et compen- ser aussi le jeu normal pouvant exister dans les ensembles de paliers à bil- les. On pense que l'usure aura lieu entre les surfaces de contact des segments et l'arbre tournant 25, mais l'usure de ces surfaces à glissement n'affecte pas l'efficacité du rendement de l'ensemble car l'autre face de contact des segments est normale aux surfaces d'usure ou, en d'autres termes, parallèle au mouvement radial qui a lieu en ce qui concerne les segments lorsque l'usu- re des surfaces rapproche ces segments de l'axe sous l'action des ressorts de compression radiaux 73.
On a constaté que l'on peut faire passer jusqu'à dix mille am- pères par pouce carré de contact pendant que la molette et l'arbre tour- nent,et que des courants de cette intensité peuvent être conduits, sans effet nuisible appréciable sur l'état des surfaces,même après plusieurs milliers de révolutions de l'arbre. On verra que les segments ne tournent pas, car ils en sont empêchés par les chevilles 68 qui, toutefois, aident
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les segments à se comporter d'une façon flottante. On a trouvé qu'il est utile de refroidir l'élément 50 au moyen du tube 75 qui peut être coulé dans cet élément, 50 et dans lequel circule de l'eau de refroidissemnt qui y entre par l'ouverture 76 et qui en sort par un orifice analogue.
Le bras 13 est refroidi d'une manière analogue au moyen d'un tube 77 qui passe dans l'alésage axial 78 du bras 13 et dans l'alésage central 80 de l'arbre 25.
L'alésage allant du bras 13 à l'arbre est recouvert par une sorte de pont formé par le manchon isolant 81, qui sert ainsi de canal conducteur de li- quide pour le bras et l'arbre à la fois
De l'eau de refroidissement est admise dans le tube 77 par le canal d'admission 82 et ce liquide coule dans le tube vers l'extrémité de gauche de celui-ci, après quoi le liquide de refroidissement est déversé dans l'alésage 80. Le liquide retourne ensuite en arrière il est évacué le cas échéant à partir de l'alésage 78 par l'ouverture de sortie 83. Ces dis- positions prises pour le refroidissement des pièces assurent une température dans les conducteurs qui conduisent le courant et sur les surfaces de con- tact ménagées entre les pièces mobiles les unes par rapport aux autres.
Les segments 67 sont disposés autour de l'arbre 25 avec un es- pace suffisant entre eux pour leur permettre de se mouvoir librement et pour maintenir une pression au contact des segments et de l'arbre. C'est ce que montre clairement la figure 11. Il est bien entendu que la molette su- périeure d'électrode 27 est fixée à un arbre ayant un dispositif de tou- rillon et un système de contact coulissant comme celui qui est décrit.
Pour maintenir des conditions de glissement favorables entre les segments 67 et le manchon 66, un lubrifiant approprié peut être in- troduit par l'ouverture 84.
Le commutateur représenté sur la figure 12 peut transmettre des courants intenses jusqu'à 50.000 ampères. Il comporte une partie mobile 31 comportant les contacts électriques 32 qui se déplace transversalement en regard d'une partie fixe 33 comportant le contact électrique 34.
La partie mobile 31 comprend plusieurs supports 3 de contacts con- nectés chacun à l'un des circuits d'utilisation. Ces supports 3 sont placés les uns à côté des autres et dans un même plan perpendiculaire à celui de la figure. Par un mouvement de translation perpendiculaire à la figure, chacun des contacts 32 peut venir se placer successivement devant le contact 34. Lors- qu'il en est ainsi, le mouvement est arrêté et la liaison électrique entre les deux pôles est réalisé par l'alimentation en air comprimé du cylindre de pres- sion, comme indiqué ci-après:
Le contact 34 est monté à l'extrémité d'un coulisseau 7 solidaire d'un piston 30 coulissant dans un cylindre 35.
Le contact électrique entre la masse, la partie fixe 33 et le coulisseau 7 est assuré, par des segments co- niques 17 (figure 13) formés par exemple de trois parties en arc-de-cercle 171,172 et 173, sur lesquels appuie le ressort de pression 36.
Le déplacement axial du coulisseau pour fermer le contact (flèche fl) ou pour l'ouvrir (flèche f2) est assuré par de l'air comprimé agissant sur le piston 30.
Pour fermer le contact 32-34 l'air comprimé arrive dans le cylin- dre 35, à droite du piston 30, par la tubulure 37 et pousse ledit piston 30 suivant la flèche fl.
Pour ouvrir le contact 32-34, l'air comprimé arrive dans le cylin- dre 35 à gauche du piston 30, par la tubulure 38 et pousse ledit piston sui- vant la flèche f2, en sens inverse de la flèche Fl. Le coulisseau 7, la masse de la partie fixe 33 et la partie mobile 31 sont refroidis par des circula- tions d'eau de refroidissement 39,40,±la
Il est bien entendu que de nombreuses autres applications de l'in-
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vention pourront être imaginées par l'homme de l'art et que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits, car elle couvre tous les modes de réalisation et tous les perfectionnements rentrant dans le cadre du résu- mé considéré sous son aspect le plus large.
REVENDICATIONS. -
1 ) Dispositif de contact coulissant pour conduire des courants électriques, caractérisé par la combinaison avec les organes conducteurs de courant mobiles l'un par l'autre, d'au moins un' élément conducteur de cou- rant eh contact sous pression avec ces deux organes, et de dispositifs com- plétant un circuit passant par ces deux organes.