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BELL TELEPHONE MANUFACTURING COMPANY S.A., résidant à ANVERS.
PERFECTIONNEMENTS AUX MECANISMES A RETARDEMENT.
La présente invention est relative à un appareillage de commuta- tion à retardement conçu pour arrêter l'application d'un courant électrique à une partie d'un circuit électrique durant un intervalle de temps prédéterminé après l'application dudit courant électrique à une autre portion du circuit.
De tels dispositifs sont bien connus de l'homme de l'art, par exemple sous la forme de commutateurs à retard thermiques au moyen desquels l'énergie haute tension appliquée à un équipement à tube thermoionique est retardée dans son application jusqu'à l'échauffement complet des filaments du tube,ceux-ci étant alors capables d'émission électrique.
Les intervalles de temps qui peuvent être obtenus par ces moyens ou par tous autres dispositifs connus, par exemple les relais à retard,n'ex- cèdent pas quelques minutes (moins de cinq minutes, et généralement de l'ordre d'une demi-minute à deux minutes), et ils présentent en outre le désavantage suivant à savoir qu'après chaque interruption de courant - même de quelques secondes seulement - la période de retardement tout entière doit être obser- vée de nouveau avant que l'équipement commandé soit à nouveau en fonctionne- mento
La présente invention prévoit un appareillage de commutation à retardement permettant de retarder le fonctionnement initial de dispositifs commutateurs d'énergie d'un intervalle de temps Td,ayant pour caractéristi- que qu'après l'Interruption de l'énergie, et la libération qui;
en résulte pour lesdits dispositifs commutateurs pour une période de temps Tb, l'appa- reillage de commutation retarde un nouveau fonctionnement dudit dispositif de commutation pour une période de temps qui est fonction de Tb, ou pour la période de temps Td, suivant que l'une ou l'autre est inférieure.
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-im ajo Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un appareillage de commutation à retardement permettant de retarder le fonc- tionnement initial du dispositif commutateur d'énergie d'une période de temps Td, caractérisé par le fait que l'interruption de l'énergie provoque la libé- ration du dispositif de commutation et amène également le dispositif de re- tardement à modifier automatiquement la durée du retard jusqu'à une durée qui est fonction de l'intervalle de temps durant lequel l'énergie est interrompue, le retardement initial étant un maximum et des moyens contrôlés par ce der- nier lorsqu'il est rétabli et permettant d'actionner automatiquement ledit dis- positif commutateur en fonction du retard modifié.
La période de temps Td peut être relativement longue et a atteint dans un modèle expérimental une durée allant jusqu'à 24 minutes avec un minimum de 10 minutes, bien que ces chiffres soient purement arbitraires, ayant été choisis pour un équipement particulier.
Une caractéristique importante du nouveau mécanisme à retarde- ment réside dans le fait que le "retard de restauration" (après un court in- tervalle de coupure de l'énergie) est inférieur au retard initial (à la pre- mière commutation -Td) et qu'il est en général égal à l'intervalle de temps durant lequel l'énergie a été coupée, bien que ceci ne soit pas essentiel.
Lorsque cet intervalle de temps est supérieur à Td, le retard de restauration est naturellement égal à Td dans toutesles conditions.
Les objets et caractéristiques de la présente invention appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels :
La Fig. 1 montre les détails du circuit électrique de l'équipe- ment.
La Fig. 2 montre sous forme de schéma les détails de la partie mécanique, comprenant à la fois un mécanisme d'horlogerie à entraînement électrique et un mécanisme d'horlogerie mu par un ressort ayant certaines parties en commun et désignés l'un comme premier et l'autre comme second mouvement d'horlogerie, respectivement. Toute référence à un "second méca- nisme d'horlogerie" au cours de la description suivante doit être interpré- tée dans ce sens et non en relation avec la vitesse du mouvement d'horlogerie.
La Fig. 1 montre un moteur électrique synchrone XI qu'il est pré- férable d'utiliser, comportant des enroulements de champ 1, 2 et X, Y, et un condensateur correcteur de phase Cl commandé par un micro-commutateur SI, de même qu'un aimant MAG, conçu pour être excité par une source de courant al- ternatif au moyen d'un pont redresseur Wl. Un second micro-commutateur S2 commande un circuit extérieur. SI et S2 pourraient être constitués par tout autre type approprié de commutateur ou de dispositif à contact présentant un faible différentiel entre les positions de fonctionnement et de non fonc- tionnement.
Ainsi qu'il a été dit, le moteur est de préférence synchrone bien que sur le modèle il soit asynchrone, de manière à fonctionner à des fréquences de l'ordre de 45 à 65 cycles par seconde. Il est cependant pra- tiquement synchrone à n'importe quelle fréquence donnée ,c'est-à-dire que sa vitesse est linéaire par rapport au changement de fréquence.
Un courant alternatif de voltage et de fréquence appropriés - dans cet exemple 240 volts avec une fréquence de l'ordre de 45 à 65 cycles par seconde - est appliqué aux bornes B et C d'une prise multiple PL 1, et excite immédiatement le moteur XI par l'intermédiaire du commutateur norma- lement fermé SI et l'aimant à travers une résistance de chute RI et le re- dresseur susmentionné Wl.
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L'aimant actionne une armature qui sert à insérer une roue dentée d'embrayage dans un train d'engrenages, entre le moteur et le mouvement d'hor- logerie actionné par un ressort afin d'enrouler ledit ressort ainsi que de faire tourner un cadran de chronométrage. Le cadran est pourvu d'un disposi- tif réglable ou came pour actionner le commutateur, grâce auquel le retard recherché peut être fixé à une valeur désirée située entre 10 et 24 minutes pour une alimentation de 50 cyclesou d'approximativement 8 à 20 minutesà
60 cycles par seconde (pour ce modèle particulier) et après que l'intervalle de temps prédéterminé s'est écoulé le cadran et la came ont tourné sous l'ac- tion du moteur électrique jusqu'à une position dans laquelle la came vient vuter contre un levier actionnant le commutateur.
Les commutateurs SI et S2 fonctionnent alors de façon approxima- tivement simultanée, SI coupant l'alimentation de l'énergie au moteur immé- diatement après que S2 a établi un circuit extérieur par les bornes EF de
PL 1. Le circuit de l'aimant demeure excité de façon permanente tandis que le courant alternatif continue à être appliqué au circuit, ceci ayant pour effet d'empêcher le retour en arrière du mouvement d'horlogerie à ressort après que le moteur a cessé de l'entraîner, ce qui libérerait les commutateurs.
Cependant si l'alimentation en courant alternatif vient à faire défaut ou est supprimée, l'aimant est alors libéré et le mouvement d'horlogerie à ressort fonctionne, réglant le reto-Lr de la came à sa position 0. Le circuit exté- rieur est rompu dans les deux secondesqui suivent la suppression du courant.
Le renouvellement ultérieur de l'alimentation en courant alternatif excite de nouveau l'aimant, arrêtant ainsi le mécanisme d'horlogerie à ressort et actionne de nouveau le moteur,inversant ainsi l'opération de déroulement, (si elle est encore en cours) et ramène en temps utile la came actionnant le commutateur.
Le procesrus qui vient d'être décrit sera maux compris si l'on se réfère à la Fig.2 qui montre les détails mécaniques de l'équipement.
Le mécanisme d'horlogerie à ressort est entraîné par un ressort principal 1 qui est de préférence enroulé dans un tambour (non montré), l'extrémité extérieure 2 du ressort étant fixée de façon rigide soit à l' ar- mature générale, comme montré, soit au tambour fixe, tandis que l'extrémité intérieure est accrochée à un arbre central qui porte le pignon d'enroulement 3 et le pignon 4. Le ressort est enroulé autour de l'axe dans le sens des aiguilles d'une montre, ayant ainsi tendance à entraîner les roues 3 et 4 dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'il est enroulé et libre d'en- traîner le mécanisme.
La roue 3 entraîne un second pignon 5 et un engrenage 6 (dans le sens opposé aux aiguilles d'une montre) et la roue 6 entraîne un troisième pignon 7 fixé de façon rigide à une roue à rochet 8 et un axe central 9.
Une roue dentée 10 coaxiale avec 7 et 8 est montée librement sur l'axe 9 et couplée à une roue à rochet 8 par un cliquet 11 afin de permettre un entraî- nement dans le sens des aiguillas d'une montre. La roue dentée 10 entraîne une roue à échappement 12 par l'intermédiaire d'un pignon 13, et 12 est cou- plée à une roue à balancier 14 par l'intermédiaire d'un levier à échappement 15 suivant une manière bien connue.
Par conséquent, lorsqu'il n'est soumis à aucune autre retenue, le ressort principal se déroule a une vitesse réglée par le mécanisme a roue à balancier et à échappement 12, 14 et 15.
Le pignon 4 entraîne une grande roue dentée 16 qui porte un dis- que de réglage 17 portant une ou plusieurs graduations équi-angulaires indi- quart le retard en minutes Td, et comportant la came précitée et montrée en 18.
Les mots "RETARD MINS" sont gravés sur le bord de la roue dentée ainsi qu'une flèche tandis que la ou les graduations réelles sont gravées sur le disque mo- bile. Le modèle décrit montre deux graduations afin de permettre l'utilisa- tion du dispositif avec une alimentation de courant alternatif de 50 ou de 60 cycles par seconde. Le disque gravé et la came sont fixés à la roue dentée
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16 au moyen d'un écrou de serrage 19, et, sur la figure, le disque est mon- tré comme étant réglé pour un retard de 14 minutes.
Une came 20, conçue pour venir buter contre un arrêt 21 fixé à la roue dentée 16 est attachée de façon rigide à l'extrémité du pignon 4.
Ainsi, lorsque le mécanisme d'horlogerie a fonctionné durant une période de temps suffisante pour que la came 20 vienne buter contre l'arrêt 21, il lui est impossible de fonctionner plus longtemps et le mécanisme s'arrête. Il est à noter que dans ces conditions le pignon 4 entraîne la roue dentée 16 dans le sens opposé aux aiguilles d'une montre. Le ressort a subi un enroulement initial de 5 à 6 tours lors de l'assemblage de manière à ce qu'il permette une torque suffisante pour faire fonctionner le mécanisme d'échappement en toutes circonstances.
I1 est également de longueur suffisante pour éviter une vitesse indûment élevée, ce qui serait indésirable lorsqu'il est enroulé complètement
Si l'on se réfère maintenant au mécanisme électrique, on voit que le moteur électrique XI entraîne une roue dentée 22 qui comporte une vis sans fin 23 entraînant un engrenage réducteur 24, 25, 26 L'aimant MAG, excité en même temps que le moteur, attire son armature 27 et celle-ci, pivo- tant autour de l'axe 28 amène la roue dentée d'embrayage 29 à s'engrener avec les roues dentées 6 et 26 d'où il résulte que 6 est entraînée dans le sens des aiguilles d'une montre par 26.
On observera que ceci est contraire à ce. qui a été décrit précédemment en ce qui concerne le sens de rotation de la roue 6 lorsqu'elle est entraînée par le ressort 1, et le moteur tend ainsi à enrouler le ressort 1 entraînant en même temps la roue et le disque 16, 19 dans le sens des aiguilles d'une montre.
La vitesse de rotation impartie à 16 par l'intermédiaire des en- grenages intermédiairesest calculée de manière à être approximativement la même que celle de la rotation en direction opposée provoquée par le mouvement d'horlogerie et après la période de temps Td, indiquée par la position du dis- que 17 sur la roue dentée 16 (dans ce cas 14 minutes pour une alimentation de 56 cycles par seconde, 11.7 minutes pour une alimentation de 60 cycles par seconde) la came 18 atteint une position dans laquelle elle vient buter con- tre le levier vertical rigide 30 en le déplaçant et en l'amenant à actionner les micro-commutateurs S2 et S1,dans cet ordre. Le fonctionnement de SI coupe l'alimentation du moteur XI mais non de l'aimant, et le léger dépassement qui se produit assure un bon fonctionnement des commutateurs.
Le fonctionne- ment continu de l'aimant et l'enclenchement continu qui en résulte pour le mo- teur et les engrenages du mouvement d'horlogerie empêchent celui-ci de démar- rer en raison de l'effet de non réversibilité de la vis sans fin.
Durant l'opération d'enroulement, on remarquera que la roue à rochet et à cliquet 10 et 11 a empêché le balancier d'être entraîné par le moteur, réduisant ainsi l'usure. Une autre précaution consiste à utiliser le cliquet à ressort léger 31 qui empêche une rotation inverse de la roue à échappement, la maintenant dans la position la plus favorable pour un démar- rage correct du mécanisme à échappement.
Ainsi l'application complète de l'alimentation en courant alter- natif à l'équipement commandé a été retardée d'une période de temps Td déter- minée conjointement par la vitesse du moteur électrique et le réglage précis de la came 18.
Si l'alimentation fait alors défaut, l'armature 27 est libérée, le mouvement d'horlogerie à ressort est également libéré et peut fonctionner sous le contrôle du mécanisme à échappement, le disque 17 tournant pendant ce temps dans le sens opposé aux aiguilles d'une montre à une vitesse comman- dée par le mouvementd'horlogerie. Si l'alimentation de courant est rétablie après une courte période de temps - inférieure à Td- le cadran 17 est revenu en arrière sur une portion seulement de sa distance complète de retour et le
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moteur XI devra l'entraîner sur une distance inférieure à celle représentée par Td, par exemple Tb, avant que la circuit interne ne soit rétabli par le commutateur S2.
L'arrivée du courant à l'équipement est ainsi rétablie plus tôt qu'elle ne le serait si la minuterie devait encore parcourir la totalité de sa période de retardement après une interruption. Ceci est particulièrement important pour leretards de l'ordre montré - 10 à 24 minutes - lorsqu'une interruption de quelques cycles seulement dans le courant alternatif serait suffisante pour remettre la minuterie en fonctionnement. Grâce à l'arrange- ment décrit un retard de fonctionnement d'une seconde ou deux seulement est nécessaire pour rétablir le courant, et non la période de retard tout entière comme dans les dispositifs connus.
Il est naturellement évident que le réglage du mouvement à res- sort est "absolu" c'est-à-dire qu'il est fonction seulement de la roue à ba- lancier et, pour une part négligeable, de la force du ressort principal, tan- dis que le retard de temps de fonctionnement qui est commandé par le moteur est fonction de la fréquence du courant d'alimentation et, comme dans l'exem- ple montré, peut varier de 20 à 24 minutes en fonction de la fréquence stan- dard de l'alimentation.
Pour cette raison dans un dispositif-conçu, comme l'est celui-ci, pour fonctionner avec deux fréquences d'alimentation communément utilisées, le mouvement à ressort est conçu pour indiquer un temps moyen entre les deux temps du mouvement électrique c'est-à-dire 22 minutes pour un réglage à 20 minutes (50 cycles par seconde) ou 24 minutes (60 cycles par seconde).
Le fonctionnement de l'équipement est basé de plus sur la suppo- sition tacite que l'équipement électrique commandé perd ses réserves d'énergie, par exemple de la chaleur, approximativement à la même vitesse (inversement) dans des conditions de perte libre (par exemple refroidissement) que celle à laquelle il emmagasine de l'énergie (par exemple réchauffement) lorsqu'on lui applique un courant. Ceci n'est pas nécessairement vrai dans un cas particu- lier : un équipement à tube thermoionique peut par exemple devenir complète- ment froid en 10 minutes et cependant nécessiter 20 minutes pour s'échauffer jusqu'à une température adéquate.
En conséquence, il n'est pas nécessaire que le mouvement à ressort se déroule à la même vitesse que le mouvement élec- trique (même si l'on suppose qu'il est utilisé sur une fréquence prescrite) et on peut graver sur le cadran une échelle pour le mouvement d'horlogerie à ressort et une pour le mouvement électrique.
Dans l'exemple d'application décrit, le commutateur S2 est uti- lisé pour appliquer un courant électrique à un circuit extérieur mais on com- prendra naturellement que ce commutateur pourrait être utilisé dans un but au- tre qu'une alimentation en courant électrique, et, dans cet esprit, il pourrait comprendre n'importe que lle combinaison appropriée de contacts ou bien il pour- rait exercer ou représenter une fonction purement mécanique.
De plus, le second mouvement d'horlogerie n'est pas nécessaire- ment entraîné par un ressort bien que ceci soit très pratique. Il pourrait comprendre un second mouvement électrique avec une autre source d'énergie, par exemple un mécanisme à contre-poids, un mouvement fonctionnant sur batterie, la batterie étant maintenue en charge par un chargeur-commandé par l'alimen- tation principale,comme l'est le remontage du ressort décrit.
Bien que les principes de la présente invention aient été dé- crits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite en rien la portée de l'invention.