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La présente invention est relative à des perfectionnements aux thermostats bimétalliques et analogues
Plus spécialement, elle concerne des contacteurs bimétalliques, thermiques et à intermittence, en particulier pour lampes électriques à éclairs et pour tubes luminescents ou analogues, et pour thermostats, notam- ment de coussins chauffants et analogues.
On sait que les coussins chauffants électriques sont équipés de thermostats empêchant leur chauffage exagéré. Généralement, ces thermostats consistent en une lame de bimétal thermique qui, sous l'influence du chauf- fage, se plie d'un côté et, lorsque la température maximum est atteinte, coupent le courant et le rétablissent quand le ooussin chauffant s'est suf- fisamment refroidi. Le thermostat est, dans ce cas, monté en série avec la résistance chauffante du coussin.
Les thermostats de l'espèce susdite et dans lesquels un élément de contact à ressort opposé à un autre élément est influencé par une lame\bimé- tallique, sont d'un prix de revient très bas et, de ce fait, sont générale- ment employés. 1
Etant donné que dans ces thermostats la coupure de courant s'effec- tue de façon très progressive et que l'espace à parcourir pour provoquer la rupture s'élève à une fraction de millimètre, les contacts s'altèrent après un certain temps d'utilisation. Le thermostat n'effectue plus alors correo- tement la déconnection, ce qui a déjà donné lieu à de nombreux incendies ; de plus, il donne lieu à de désagréables perturbations radiophoniques.
La présente invention a, notamment, pour objet un thermostat à la- me de bimétal thermique, dans lequel la rupture intermittente du courant, grâce à une forme spéciale de ladite lame, s'effectue avec un parcours rela- tivement long, ce qui élimine les inconvénients susmentionnés, ce thermos- tat étant susceptible d'être réalisé à un prix de revient aussi bas que les dispositifs analogues connus jusqu'icio
L'invention a, en outre, pour objet l'application des lames bimé- talliques thermiques susdites à l'alimentation de lampes à éclairs ou à l'allumage et l'emploi de lampes à décharges gazeuses, en particulier à des lampes luminescentes à basse tensiono
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Sous l'appellation de "disques de Spenza-Ii (ifSpenzer-sche1.ben") sont répandus, comme on le sait, des plaquettes bimétalliques, convexes à surface non développable ou calottes sphériques,
dont la convexité, à une températu- re supérieure, se renverse à la façon d'un ressort, et, à une température plus basse reprend, de la même façon, sa position. Ces plaquettes sont utili- sées pour connecter et déconnecter brusquement un circuit électrique. Sur la base de ce principe, on a proposé diverses variantes de disques de contact.
Ceux-ci servent principalement au réglage de la température de fers à repas- ser électriques et d'appareils divers, dans lesquels les températures néces- saires pour mettre en action des plaques de contact sont toujours supérieures à 100 C et comportent un espace suffisant pour pouvoir loger des disques de contact qui ne sont pas réalisables au-dessous d'un certain diamètre. La fa- brication de telles plaques est assez difficile.
Dans certains pays, il existe des prescriptions concernant les coussins chauffants et selon lesquelles la déconnection doit avoir déjà lieu entre 80 et 90 C, ce qui ne peut être obtenu par les disques de contact sus- dits. La différence entre la température de connection et celle de rupture que présentent de tels disques est si grande, que ceux-ci ne peuvent être utilisés pour maints dispositifs et appareils de commutation, tels des ther- mostats pour coussins chauffants.
Des recherches approfondies ont montré que c'est uniquement avec
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des bimétaux thermiques obtenus en de très faibles épaisseurs, notamment de 0,06 à 0,08 mm environ, et atteignant au maximum 0,15 mm, de plus pour des calottes sphériques mentionnées ci-dessus de diamètre très petit, c'est-à- dire de quelques millimètres, d'une très faible courbure, à peine percepti- ble et également pour un très grand diamètre de la sphère à laquelle appar- tiennent ces calottes, que la température critiqueg à laquelle le retrousse- ment de ces dernières s'effectue, d'une position initiale à la position in- verse, se trouve au-dessous de 100 C.
Suivant l'invention, par exemple, une lamelle très mince d'un bimétal thermique, d'épaisseur comme mentionné ci- avant et d'une largeur de 6 à 8 mm seulement, comporte, comme montré schéma- tiquement par la figure 1 des dessins annexés, une dépression formant une cavité 2, ayant la forme, à peine décelable, d'une calotte sphérique, au moins dans le diamètre de la lamelle bimétallique 1. Par estampage est créée une arête selon laquelle la feuille de métal prend brusquement une autre for- me.Par ce changement de forme, il se produit dans la feuille un refoulement qui, à 1 intervention d'un trou 3, lié à aucune forme déterminée, est limi- té à une grandeur tolérable.
De préférence, le trou présente des lignes mar- ginales parallèles aux côtés longitudinaux de la lamelle bimétallique, étant donné que pour l'échauffement de cette dernière, la section transversale la plus réduite joue un rôle prépondérante
Afin d'empêcher que les deux parties 4 et 5 de la lamelle bimétal- lique, joignant les deux côtés de la calotte sphérique 2, ne puissent par échauffement se plier lentement d'un côté, il convient de pourvoir la partie 4 d'un trou de fixation 6 et, par exemple, de deux lignes ou rainures estam- pées 8 et 9 s'étendant, de préférence, des côtés vers le centre du trou, et de munir la partie 5 d'une plaque de contact 7 et d'une ligne ou rainure estampée 10, par exemple D'après la figure 2, qui est une vue en coupe transversale de la partie 5 de la figure 1,
la partie 5 est légèrement pliée en angle. Ainsi, les deux faces disposées en angle aboutissent progressive- ment dans la cavité 2 en forme de calotte (Fig.1). Il en est ainsi dans un certain sens pour les deux estampages de la partie 4 (figo 1).
L'expérience a montré qu'il est avantageux, comme représenté à la figure 3, qui est une coupe longitudinale passant par l'axe de la lamelle bi- métallique de la fig. 1, de renforcer, du côté du point de fixation, par une étroite languette 11 inférieure, s'étendant environ jusqu'à la moitié du trou 3 en matière appropriée, pour quepar l'échauffement du ressort bimétallique à la température critique, seule la partie 5 puisse se courber vers le bas (fige 3).
Il résulte dressais effectués que les meilleurs résultats sont at- teints lorsque la longueur totale de la lamelle bimétallique est dans un rapport déterminé avec sa larguer. Ilne longueur égale à 2,5 à 3 fois la lar- geur s'est montrée spécialement avantageuse Par exemple, dans le cas d'une lamelle de 8 mm de largeur, une longueur totale de 20 à 24 mm parait la meil- leure, de sorte que l'on peut réaliser aisément des thermostats de très fai- bles dimensions, comme il convient pour des coussins chauffants.
électriques, ou pour leur incorporation dans des bobinages de moteurs ou de transforma- teurs, comme moyens de protection contre un échauffement exagérée Il est ainsi possible, par l'emploi de lamelles bimétalliques, de réaliser des thermostats du tyl décrit ci-avant, par exemple, sensibles dès une tempéra- ture de 80 C, et coupant immédiatement le courant lorsque la température critique est atteinte après un parcours de déconnection de moins de 1 mm.
On peut également réaliser des parcours de déconnection plus longso
Des lamelles bimétalliques thermiques du type susdit et pourvues de leur propre bobinage chauffant peuvent également être employées pour ré- aliser des appareils commutateurs pour fermer et ouvrir le circuit de lam- pes à incandescence, ou pour contrôler d'autres dispositifs de commutation
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ou l'on doit atteindre une fréquence de rupture de 3 à 6 secondes pour la fermeture et l'ouverture du cricuit, comme il est nécessaire dans les lam- pes à éclairs, dans lesquels un parcours de déconnection et un temps de con- tact relativement long sont souhaitables,
La présente invention représente un progrès important dans le do- maine des interrupteurs thermiques à lames bimétalliques,
eu égard aux dis- positifs habituels avec contact à glissement progressif. Par exemple, il n'était pas possible jusqu'ici de contrôler par un interrupteur bimétalli- que deux circuits électriques, par exemple, d'interrompre un circuit pour une température déterminée et de fermer simultanément un second circuit, par- ce que le trajet d'une fraction de millimètre laissé aux faces de contact du ressort bimétallique ne le permettait paso Ce résultat est aisément at- teint par l'emploi d'une lame bimétallique thermique conforme à l'invention.
La figure 4 montre, par exemple, un montage dans lequel deux cir- cuits sont alternativement fermés et ouvertso La lamelle bimétallique ther- mique 1 est, selon l'invention, pourvue d'une résistance chauffante 12 mon- tée en parallèle avec une lampe à incandescence 13.Par la fermeture du cir- cuit, le courant électrique passe par un contact 14 et simultanément par la lampe à incandescence ou l'ampoule 13 et la résistance 12. Dès que la tempé- rature critique de la lamelle bimétallique est atteinte, un contact 15 est brusquèment fermé, le contact 14 est coupé et l'ampoule 13 est hors circuit.
Etant donné que la résistance chauffante 12 ne reçoit plus de courant, elle se refroidit et le cycle reprend.
Etant donné que, par l'emploi de lames thermiques bimétalliques selon l'invention, des courants relativement faibles suffisent pour chauffer celles-ci à la température critique au moyen du courant de l'objet à connec- ter, il est également possible de .connecter et de déconnecter directement au moyen d'une lame thermique bimétallique une lampe à incandescence de con- sommation suffisante de courant, comme montré par la figure 5.
Le courant va de sa source à la lame bimétallique 1, au contact 14, à la lampe 13, puis retourne à sa'source. Si la consommation de courant de la lampe à incandes- cence ou d'un autre élément à connecter ne suffit pas, on peut, dans des cas où la consommation de courant ne joue aucun rôle, disposer parallèlement à l'élément à connecter une résistance 17 qui est calculée de façon telle que l'intensité totale du courant suffise pour échauffer suffisamment la lame thermique bimétallique 1.Un tel montage, réalisable à un coût très bas et en de faibles dimensions, convient, par exemple, à la production d'un éclai- rage par éclairs pour des indicateurs de direction pour véhicules automo- biles ;
il présente, en outre, l'avantage que les dispositifs commutateurs ainsi obtenus, par suite de la tension non négligeable donnée préalablement à la lamelle bimétallique, sont pratiquement insensibles aux chocs suscepti- bles de se présenter normalement. Ici également le temps de contact et le parcours de déconnection relativement grand empêche l'altération prématurée des contacts.
La figure 6,montre un schéma d'application d'un commutateur ther- mique à intermittence pour une indication de direction à lampes à éclairs d'un véhicule. Une lamelle bimétallique B actionne tour à tour un contact de repos K1 et un contact de fonctionnement K2. Un commutateur S sert à l'in- dication de la modification de direction avec position de reposo Des lampes L1, L2, R1 et R2 indiquent' au moyen d'éclairs le changement de direction.
Une lampe de contrôle est indiquée par KLo Par la mise du commutateur S dans la position K1, le courant va du pôle positif en passant par B, K1, L1 et L2, puis;, par la masse, vers le pôle négatif. Ainsi, la lamelle bimétallique B s'échauffe et saute de la position K1 à la position K20 Les lampes L1 et L2 s'éteignent, la lampe KL s'éclaire. Le courant alimentant la lampe de con- trôle KL est moindre que celui passant par les lampes indicatrices de direo-
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tion L1 et L2 et ne suffit pas pour maintenir fléchi le bimétal qui revient à sa position de départ : les lampes L1 et L2 s'éclairent tandis que la lampe de contrôle KL s'éteinte Le processus recommence.
Au lieu d'un bimétal parcouru par son propre courant, on peut avoir une lamelle bimétallique chauffée par un enroulement spécial. Au lieu de deux lampes indicatrices pour chacune des directions, on peut employer une seule ou un plus grand nombre. Si le contact bimétal-lique est utilisé com- me émetteur d'éclairs lumineux avec emploi d'une lampe de contrôle, celle-ci, en cas de dérangement dans l'installation, ne s'éclaire pas ou s'éclaire selon un rythme nettement différente
De la même façon que 1 émetteur d'éclairs lumineux décrit ci-avant pour véhicules, des émetteurs d'éolairs lumineux peuvent également être uti- lisés à d'autres fins, par exemple pour des enseignes ou des signaux aver- tisseurs à éclairement intermittent, etc...
Un autre champ d'application intéressant est représenté par un dis- positif d'allumage et d'alimentation de lampes à décharges gazeuses, en par- ticulier de lampes fluorescentes à basse tension. Les lampes à décharges ga- zeuses et surtout ces dernières sont généralement allumées à l'aide d'un dispositif dénommé "starter à ignition". On connaît les inoonvénients de ces starters, tels, par exemple, des vacillements à l'allumage, le départ à froid des lampes, une courte durée de vie, etc...
Pour cette raison, on a proposé un grand nombre d'autres starters, soit électromagnétiques, soit thermiques, qui fréquemment laissent néanmoins à désirer, en partie parce qu'ils sont de fabrication trop onéreuse, en partie parce que leur montage exige une bobine creuse ou un euroulement de secours spéciaux. Dans les starters thermoélectriques avec "contact à glissement celui-ci s'abîme re- lativement rapidement, ce qui réduit la durée d'existence de tels starters.
Selon l'invention, le starter est contrôlé par un commutateur ther- mique bimétallique, ce qui élimine les inconvénients susmensionnéso Il peut, exactement comme les starters à ignition, être monté dans toute installation existante et utilisant précédemment ces derniers. La consommation supplémen- taire et permanente de courant est d'environ 0,5 watt, ce qui, par exemple pour une lampe de 40 watts est négligeable. Une construction très simple, ne comportant qu'un seul organe de déconnection réalisé comme contact à dé- clic$ assure aux starters selon l'invvention une durée de service fort lon- gue pour un coût minime de fabrication.
Le fonctionnement du starter selon l'invention ressort des figu- res 7 à 9.La fig.7 montre la connection complète d'un circuit de lampe.
Le réseau, dont la tension est, par exemple,, de 220 volts, se raccorde à des bornes 21 et 22. Le starter 29 se trouve dans la position représentée au dessin. Le courant passe par la bobine 23, les deux spires chauffantes 24 et 25 du tube à décharges 26 vers les contacts 27 et 28 du starter 29.Le contact 32-33 est ouvert. Presque toute la tension du réseau s'applique à l'enroulement 35 à haute valeur ohmique du ressort bimétallique normal 34, sans déclic, qui est réalisé de façon appropriée, s'échauffe et se plie en s'écartant du ressort bimétallique 31 à déclic, préalablement bandé et blo- qué par le ressort 34. De ce fait, le ressort 31 est libéré (fig.7 et 8a), le contact 32-33 est fermé et un courant fort passe dans la résistance chauffante 10 à basse valeur ohmique. Les électrodes 24 et 25 sont chauffées.
Pendant ce temps, le ressort de blocage 34 se refroidit, car la tension en- tre les points de contact 27 et 28 est réduite à quelques volts par suite du passage du courant dans l'enroulement 30 à faible valeur ohmique, et le ressort de blocage 34 se courbe dans sa position de départ (figo 8a). Le ressort bimétallique à déclic 319 à présent chauffée revient à sa position de départ (fig. 7 et 8a) et rompt simultanément le contact 32-339 ainsi la
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résistance chauffante 30 n'est plus alimentée en courant.
L'impulsion d'in- duction produite dans la bobine 23 allume de façon connue le tube 26 préala- blement chauffée
Le ressort de blocage ou verrou bimétallique empêche un basculement ou déclic en sens inverse du ressort de contact 31 refroidio Pour,une ten- sion de réseau de 220 volts, on trouve au tube 26 allumé une tension d'envi- ron 100 à 110 volts, qui ne peut échauffer le ressort de blocage 34 suffisam- ment pour que le ressort de contact 31 soit libéréo L'alimentation de l'en- roulement 35 ne s'élève qu'au quart de celle donnée par un courant de 220 voltso Si un faux départ se produit, l'enroulement 35 à haute valeur ohmique reçoit à nouveau toute la tension et chauffe le ressort 34 suffisamment pour que celui-ci libère le ressort 31.
Le contact 32-33 est fermé et le processus se renouvelleo
La figure 8a montre le starter dont le contact 32-33 est fermé et dont le ressort bimétallique 31 s'échauffe.
Les éléments intervenant dans la forme de réalisation décrite ci- avant peuvent être disposés de diverses façonso Des dispositifs de butée et d'arrêt éventuellement nécessaires peuvent également être adjoints.
La figure 9 montre une autre disposition. L'enroulement 30 à fai- ble valeur ohmique n'est pas monté sur le ressort de contact 31, mais est disposé près de celui-ci, tandis que l'enroulement 35 à haute valeur ohmi- que du ressort de blocage 34 est remplacé par une résistance en charbon ou par une résistance en toute autre matière convenable. L'utilisation d'une résistance dite à conduction de chaleur est, dans ce cas, très recommanda- ble en raison de ses caractéristiques avantageuses. On prévoit, de façon connue, un condensateur pour la protection contre les perturbations.
Le contrôle du ressort de blocage 34 peut être réalisé par le courant de la lampe, pour lequel une bobine évidée ou un enroulement auxi- liaire est nécessaires
Le ressort de blocage 34 peut également être contrôlé électroma- gnétiquement par la tension, notamment par celle du courant de la lampe.
Suivant l'invention, on pourrait également utiliser un dispositif de con- tact 31 à action magnétique et à retardement qui, de la manière décrite ci-avant, serait verrouillé par le ressort 34. On donnera toutefois la pré- férence à la forme d'exécution comportant des ressorts bimétalliques qui est plus économique et moins encombranteo
L'ensemble du dispositif selon l'invention et décrit ci-avant est logé dans un habitacle approprié et peut aisément être constitué de telle sorte qu'on puisse utiliser le boîtier habituel pour starters à ignition et comportant les éléments de contact ordinaireso
Dans tous les dispositifs électriques de commutation une pression de contact suffisante est nécessaire.
Celle-ci est assurée par la forme don- née à la lamelle bimétallique, même lorsque cette dernière est, comme men- tionné ci-avant, de faible épaisseuro
REVENDICATIONS.
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