Dispositif thermostatique. La présente invention a pour objet un dispositif thermostatique destiné à ouvrir et fermer un circuit électrique de chauffage d'un milieu en réponse à des changements de température de ce milieu, en vue de mainte nir cette dernière sensiblement à une valeur fixée d'avance.
Il est caractérisé én ce qu'il comporte un élément thermostatique dont l'une des extré mités est fixe et l'autre libre et capable de se mouvoir et de coopérer avec un organe oscillant et un bras commutateur comman dant le circuit électrique de chauffage, des moyens étant prévus pour appliquer une force à l'extrémité libre de l'élément thermo statique, le tout étant disposé de façon que ce dernier et l'organe oscillant se meuvent brusquement d'une position correspondant à l'ouverture du circuit commandé à une autre correspondant à la fermeture de ce circuit, et inversement, lorsque la température du mi lieu s'écarte de plus d'une certaine quantité fixée d'avance de la température à laquelle on désire maintenir le milieu.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Fig. 1 est une vue, avec coupe par tielle, d'un percolateur électrique, muni d'un dispositif @thermostatique :selon l'invention; Fig. 2 est une vue par dessous, à plus grande échelle, de ce dispositif; Fig. 3 et 4 sont deux vues en coupe se lon 3-3 de fig. 2, montrant respectivement les organes dans les positions de fermeture et d'ouverture du circuit électrique de chauf fage du percolateur; Fig. 5 est une vue de détail, Fig. 6 un schéma relatif au fonctionne ment du dispositif; Fig. 7, 8, 9 et 10 représentent quatre variantes du dispositif;
. Fig. 11 et 12 sont deux vues selon 11-11 de fig. 12, respectivement 12-12 de fig. 11, d'une autre variante.
La forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 5 est appliquée à un percolateur électrique à café en vue de maintenir très sensiblement constante la température du li quide à son intérieur.
Dans le fond du percolateur 10 est dis posé un support 16 sur lequel sont fixés un dispositif de chauffage électrique 11 et le dispositif thermostatique. Ce support 16 peut être par exemple en fonte. Il est fixé au fond du percolateur 10 grâce à une partie filetée 17 qu'il comporte et à un écrou 19 se vissant sur cette partie.
Le dispositif thermostatique est fixé sur une partie 18 du support 16 ayant la forme d'une bride (voir fig. 3 et 4, qui montrent ce support en position renversée par rapport à la fi-. 1). Ce dispositif comprend un élé ment thermostatique 20 constitué par une lame bimétallique faite de deux bandes de métal ayant des coefficients de dilatation différents, tel que le cuivre jaune et l'acier par exemple, ces deux bandes étant solide ment soudées ou brasées l'une à l'autre, face contre face, selon leur longueur. L'élé ment 20 est rigidement fixé à l'une de ses extrémités au suppoi¯t 16 au moyen d''une vis de serrage 21 logée dans un trou pratiqué pour elle dans cet élément.
Cette extrémité fixe de l'élément 20 est recourbée de façon à, former pratiquement un angle droit avec le reste de sa longueur, de sorte qu'elle est pressée par la vis 21 contre le bord de la partie 18 du support 16. Une vis de réglage 22 est prévue près de cette extrémité fixe; elle se trouve à angle droit par rapport à la vis 21 et passe de façon analogue dans un trou ménagé pour elle dans l'élément. Dans le but de répartir aussi uniformément que cela est possible, les efforts agissant sur les fibres dans l'élément thermostatique et de réduire ainsi les efforts maxima agissant sur ces fibres, l'extrémité fixe de cet élément thermostatique est beaucoup plus large que l'extrémité opposée ou extrémité libre.
Lors d'une déformation de l'élément, due à des changements<B>de</B> température, son extrémité libre se déplace dans un plan vertical.
L'extrémité libre de l'élément thermosta tique 20 est munie d'un pivot à couteau 23 reposant dans un siège prévu pour lui dans l'un des bras d'un organe oscillant élastique 24 en forme de U renversé, formant ressort. L'autre bras de l'organe 24 repose sur un support fixe, à couteau 25, les sièges pour les couteaux 23 et 25 étant munis d'inden tations en forme de<B>V</B> saillant aux extré mités des deux bras de l'organe 24, comme cela est représenté sur la fig. 5. Dans le but d'éviter que cet organe oscillant 24 ne puisse se déplacer latéralement, le couteau 25 pré sente une encoche 25a (fig. 5), dans laquelle est logée une nervure 24a du bras corres pondant de l'organe 24.
Cette nervure e:;t formée par une partie du métal au centre du bras, laissée après avoir préparé des siè ges saillants en forme de couteau de cha que côté.
Le couteau 25 se trouve dans le plan du mouvement de l'élément thermostatique 20 à une position telle qu'à une température dé terminée à l'avance, le couteau 23 (le cet élé ment se trouve sur une ligne passant par le couteau 25 et le point de support effectif de l'élément. On désignera ultérieurement cette position de l'élément thermostatique par "position neutre". En outre, on nommera face supérieure de l'élément thermostatique la face de celui-ci tournée vers le haut sur le dessin et non dans le percolateur.
La tête de la vis de réglage 2,2 est en prise avec la face supérieure de l'élément thermostatique et maintient celui-ci abaissé malgré son -élas ticité, de sorte que toute déformation de cet élément a lieu sur celle des parties qui est comprise entre la vis 22 et l'extrémité libre. En conséquence, au point de vue de la dé formation, la tête de la vis 22 est le point de support effectif de l'élément thermostati- que, de sorte que la position neutre est défi nie par une ligne passant par le couteau 25 et le point de contact entre cet élément et la. tête de la vis 22.
L'une des fonctions de l'organe oscillant élastique 24 est d'agir à la façon d'un res sort pour appliquer uneforceà l'extrémité<B>Mo-</B> bile de l'élément thermostatique. Les bras de l'organe 24 tendent à s'écarter en raison de son élasticité, car ils sont comprimés en tre les couteaux 23 et 25; de ce fait l'or gane 24 exerce un effort sur l'extrémité li bre de la lame 20, cet effort tendant à maintenir cette extrémité libre d'un côté ou de l'autre de la position neutre.
A cette position neutre cependant, l'ef fort entier exercé par l'organe 24 agit dans la direction du point de support effectif de l'élément ou point de contact de cet élément et de la tête de la vis de réglage 22, c'est-à- dire est dirigé suivant la longueur de cet iélé- ment, la composante latérale étant nulle.
Si l'élément thermostatique vient à s'écarter de la position neutre, dans une direction ou dans l'autre, il se produit une composante latérale de cette pression due au ressort 24, tendant à obliger cet élément à s'écarter de ladite position neutre; cette composante la térale augmente au fur et à, mesure que l'élément 20 s'écarte davantage de la posi tion neutre. Un bloc 2.6, en matière isolante au point de vue électrique, en fibre par exemple, est fixé à la: partie médiane de l'organe 24; un [)ras commutateur flexible 27 est assujetti à son tour au bloc 2,6.
Comme cela est re présenté, les liaisons mécaniques entre l'or gane 24 et le bloc 26, d'une part, entre le bloc et le bras 27, d'autre part, sont effec- i:uées à l'aide de rivets 28. Le bloc 26 isole le bras 2 7 de l'organe 24 au point de vue électrique. A son extrémité libre le bras commutateur 27 porte un contact 29 en forme de pont, destiné à coopérer avec des contacts fixes 30, 30a. Ces derniers sont fixés à un support 31, de manière à être Usolés l'un de l'autre et de ce support, qui est fixé à la tête 18 au moyen de vis 32 et 33.
Ainsi que cela est représenté, le contact 30a est relié par un conducteur 34 à une borne 35 du dispositif de chauffage élec trique 11, tandis que le contact 30 peut être mis en relation au moyen du contact 36 avec l'un des pôles d'une source d'énergie élec trique à l'autre pôle de laquelle la borne res- tante 37 du dispositif est reliée par un con ducteur 38. De la sorte lorsque le contact 29 est en prise avec les contacts 30, 30a de fa çon à les relier (fig. 3), le circuit électrique du dispositif de chauffage 11 est fermé. Dans le cas contraire (fig. 4), ce circuit est ouvert.
Dans le but d'obtenir une connexion non rigide entre le contact 29 et le bras commu tateur 27, l'extrémité de ce dernier est re pliée vers le haut de façon à former un an- ,frle et le contact 29 est assujetti à cette ex trémité tournée vers le haut à l'aide d'un ri vet 39, ayant un certain jeu. Ceci permet au contact 29 de prendre de lui-même une po sition telle qu'il vienne en prise à la fois avec les deux contacts fixes.
Des saillies 40 embrassant l'extrémité du bras 2,7 tournée vers le haut sont prévues sur le contact 29 dans le but de limiter. le mouvementde ce con tact 29 à unangle relativement petit, tel qu'il n'y ait pas possibilité qu'il tourne sur le rivet 39, lorsque le circuit est ouvert, dans une mesure telle qu'il ne puisse plus revenir en prise avec les contacts fixes 30, 30a-, lorsque le bras 27 est abaissé pour arriver à la posi tion de fermeture.
Le fonctionnement du dispositif thermo- sta.tique représenté aux fig. 2 à 4 est le sui vant: Tout d'abord, ce dispositif est réglé pour maintenir la température du café dans le percolateur à une valeur comprise sensible ment entre une valeur maximum et une va leur minimum fixées d'avance.
,Si la lame 20 ou élément thermostatique arrive<B>à</B> une température supérieure à la température maximum admise, elle passe de la position montrée en fig. 3 à celle indiquée à la fig. 4, en produi sant l'ouverture du circuit de chauffage.
La température de l'élément thermostati- que commence alors .à décroître en même temps que celle du café d'ans le percolateur; au bout d'un instant, lorsque cette *tempéra- Cure atteint une va-leur inférieure à la valeur minimum admise, cet élément quitte la po sition de la fig. 4 et retourne à celle mon- Crée en fig. 3, correspondant à. la fermeture du circuit de chauffage, etc.
Supposons que l'élément thermostatique se trouve dans la. position montrée fig. 3. La température monte. Il s'ensuit que cet élément se déforme et tend vers la position de la fig. 4. La composante de la force exercée par le ressort en U 24, dirigée per pendiculairement à l'élément, s'oppose au déplacement de ce dernier. Toutefois, plus la température monte, plus l'élément se rap proche de la position neutre et plus il se rap proche de cette position, plus la composante c;ntagoniste de l'effort de déformation de !'.élément diminue.
Il s'ensuit que la vitesse î avec # laquelle cet élément se déforme aug- 3nente au fur et à mesure que celui-ci s'ap- pi oche de la. position neutre.
Il franchit donc cette position avec rapidité et, l'ayant dë- passée, la composante de l'effort du ressort 23. dirigée perpendiculairement à la longueur de l'élément étant alors dirigée dans le sens du déplacement de l'extrémité libre de cet élément, il s'ensuit que la dame 20 prend très rapidement la position montrée en fig. 4, pendant que le ressort en U oscille et que le bras commutateur 27 produit très brusque ment l'ouverture du circuit qu'il commande. Le mouvement oscillant du ressort en U est limité par la, vis 41 contre laquelle ce der nier vient buter.
Les choses se passent de façon analogue lors du retour de la position indiquée fig. 4 à celle occupée en fig. 3. Dans ce cas toute fois, il est à remarquer que, lors de la fer meture du circuit électrique par le bras com mutateur 27, ce dernier en s'infléchissant vers le bas sous l'influence de l'effort s'exer çant sur lui, grâce à sa flexibilité, produit une action de balayage entre les contacts 30, 30a et sa partie 29, cette dernière glissant sur ces contacts. De cette façon les surfaces des tinée. à venir en contact restent constamment propres.
Lorsque l'élément thermostatique se trouve dans la position correspondant à la. fermeture du circuit électrique et que la température atteint une va-leur relativement basse (celle du local, lorsque le percolateur ne fonctionne pas par exemple), l'extrémité libre de cet élément peut se déplacer libre ment vers le bas, n'ayant à surmonter que la faible réaction due au bras commutateur flexible 27, qui est négligeable. Cette réac tion est d'ailleurs plus que compensée par l'action de l'organe 2.1 (fig. 3). L'élément thermostatique peut ainsi prendre des posi tions correspondant à des basses températu res sans qu'il risque de subir une déforma tion permanente due à des efforts internes qui pourraient se produire si le déplacement de son extrémité libre était limité.
Le dispositif peut être réglé pour main tenir le liquide -dans le percolateur très sen siblement à une température déterminée à l'avance et cela grâce à la vis 222. Si l'on désire que le dispositif soit réglé pour main tenir une température plus élevée, on fait tourner cette vis de manière qu'elle descende, tandis que pour diminuer cette température, on la fait tourner de façon qu'elle s'élève. On a, également prévu, pour le couteau 25, un réglage, grâce auquel la différence entre les températures maximum et minimum (c'est-à-dire l'écart maximum de la tempé rature fixée), pour lesquelles le circuit est ouvert et fermé, peut être réglée.
Le couteau 22 <B>5</B> se trouve à l'extrémité d'une cheville 42 qui peut tourner dans un siège ménagé pour elle dans une vis 43. Cette dernière est fixée clans une saillie 44 du support 16.
Si .l'on fait tourner la vis 43 de façon à déplacer le couteau 25 vers l'intérieur (sans qu'il tourne), contre le ressort 24, c'est-à-dire ,ers la. gauche quand on regarde la fig. 3, on augmente l'effort exercé par ce ressort \?4 et par conséquent aussi la différence existant entre la température maximum à la quelle le circuit est ouvert et la, tempéra ture minimum à laquelle ce circuit est fermé à nouveau. En déplacement du cou teau 25 dans la direction opposée diminue cette différence de température.
On a trouvé que, lorsque des moyens sont prévus pour obtenir des déplacements relati vement grands de l'élément thermostatique dans les deux directions, comme dans la cons truction représentée, cet élément peut avoir une tendance à se mouvoir tout d'abord len tement jusqu'à ce qu'il atteigne une certaine position à partir de ,laquelle il passe rapide ment par la position neutre.
Ce mouvement initial lent, qui évidemment n'a pas d'effet sur la fermeture du circuit ne peut affecter l'ouverture brusque de ce circuit, à cause du bras flexible 27, peut être expliqué par le fait que, aussi longtemps que le change ment de température n'est pas suffisant pour amener une déformation de l'élément ther mostatique telle que celui-ci serait obligé de passer par la position neutre si la pression du ressort 24 était supprimée, l'effort .solli. citant cet élément à. se mouvoir diminue jus qu'à 0 avant que la position neutre soit at teinte: en conséquence, l'élément ne peut pas ser brusquement par cette position neutre pour arriver de l'autre côté de celle-ci. On peut comprendre ceci en se référant au schéma de la fig. 6.
Admettons que la posi tion neutre est indiquée par la ligne x-y et que l'élément thermostatique est obligé, par l'organe -élastique, de prendre la position in diquée par le trait plein 45. Au cas où l'or gane élastique 2.4 serait supprimé, l'élément prendrait la position indiquée par la ligne pointillée 46,à courte distance de la posi tion neutre. Dans ces conditions, il est 6vi- dent que l'élément ne peut passer rapide ment, de façon immédiate, de la position 45 par la position neutre, puisque sa force mo trice due à sa déformation devient égale à 0 avant qu'il atteigne la position neutre.
En conséquence, il se déplacera tout l'abord len tement, jusqu'à une position telle que celle in- cliquée par le trait plein 47, où les condi tions sont telles que, si la pression de l'or gane 24 était supprimée, il prendrait une po sition se trouvant de l'autre côté de la posi tion neutre, comme cela est indiqué en poin tillé en 48. La force motrice, une fois qu'il quitte la position 47, est suffisante pour le faire passer par la position neutre, il sera, obligé ensuite d'aller plus loin encore par la pression exercée par l'organe 24 pour at- teindre une position telle que celle indiquée par la .ligne 49.
Le dispositif de chauffage électrique pourrait être différent de celui représenté sur le .dessin.
Dans la variante du dispositif thermo statique que montre la fig. 7, l'organe élas tique oscillant 24 en forme de U des fig. 1 à 4 est remplacé par une barre massive 55 qui peut osciller de la même manière que lui. L'élément thermostatique 57 est muni d'une partie incurvée 58 pratiquement circulaire, grâce à laquelle il peut exercer un effort, dû à son élasticité dans la direction de .son sup port qui, en conséquence, fournit la pression exercée précédemment par l'organe 24 sur l'extrémité libre de l'élément.
La variante montrée à la fig. 8 com porte un ressort hélicoïdal 60 fixé entre les bras d'un organe oscillant 61 en forme de U renversé. L'une des extrémités du ressort en toure une cheville 62 et prend appui sur une rondelle 63 fixée à la cheville. Cette rondelle 63 repose sur l'un des bras de l'organe 61, la cheville traversant une ouverture ména gée pour elle dans le bras et présentant à son extrémité un siège pour le couteau 64 se trouvant à l'extrémité de l'élément thermo- statique. L'extrémité opposée du ressort 60 prend appui sur l'autre bras de l'organe 61 et est maintenue en place par,des saillies 65 de ce bras.
Ces saillies sont constituées par des parties rabattues de ce bras en forme de languettes. Le bras de l'organe 61 présente un couteau 66 reposant sur un siège prévu pour lui à l'extrémité d'une cheville 67. La fig. 9, de même que la fig. 7 montre une forme d'exécution comportant un organe oscillant constitué par une barre massive 70, au .lieu de l'organe élastique 24 en forme -de U des fig. 1 à 4.
Dans cette variante, l'extré mité libre de l'élément thërmostatique prend appui sur l'une des extrémités de la pièce 70, qui prend appui par son autre extrémité sur iin couteau 71 monté de façon à pouvoir cou lisser dans une douille 7.2, taraudée extérieu- rement de manière à être déplaçable axiale- ment, très sensiblement selon la direction du point de support .de cet élément thermosta_ tique. Le couteau 71 est appliqué et exerce une pression sur l'organe 70 grâce à un res sort hélicoïdal 73 qui l'entoure.
Ce ressort remplace l'organe élastique en forme de<B>U</B> de la première forme d'exécution et la douille 72 permet, comme la vis 43 de cette même forme d'exécution, de faire varier l'écart maximum de la température.
Dans la variante représentée à la fig. 10, le bras commutateur 85 n'est pas porté par l'organe oscillant, comme dans les autres va riantes représentées, de plus il est rigide. Il est monté sur le support 87 de façon à y pi voter et est normalement maintenu en prise avec le contact fixe 88 grâce à un ressort hélicoïdal 89. Ce bras 85 comporte une tige 90 fixée à lui de façon que l'élément ther- mostatique 91, bute contre elle et produise l'ouverture du circuit commandé par le bras commutateur 85 lorsque cet élément passe de la position qu'il occupe sur la figure à une autre, en passant par la position neutre.
L'extrémité libre du bras commutateur se trouve à l'opposé de l'extrémité libre de l'élément thermostatique 91. Lorsque ce der nier se trouve dans la position correspondant à la fermeture du circuit commandé par .le bras 85 (fig. 10), l'extrémité. de .l'organe 90, contre laquelle l'élément 91 peut venir bu ter, se trouve à quelque distance de cet élé ment.
Cette forme d'exécution permet d'utiliser une construction plus lourde du bras com mutateur et des autres parties de l'interrup teur, de sorte que le dispositif peut servir pour des courants de grande intensité.
Dans ce cas, l'ouverture et la fermeture brusque du circuit commandé sont obtenues grâce au fait que le mouvement de l'extré mité libre :de l'élément 91 est accéléré lors que celui-ci passe par la position neutre.
Dans la variante que montrent les fig. 11 et 1.2 une force est appliquée à l'extrémité libre 82 de l'élément thermostatique 75 par un ressort hélicoïdal ?6, sensiblement selon une ligne passant par le point de support ef fectif de cet élément. Comme cela est repré senté, le ressort 76 est fixé sur une cheville 77 dont l'une des extrémités est fixée de fa çon à pouvoir coulisser dans un organe de base 78 qui reste en position grâce à une ca vité d'une butée 79, dans laquelle il est maintenu engagé par le ressort. L'extrémité opposée du ressort porte contre une rondelle 80 de la cheville de façon à obliger cette dernière à se mouvoir vers la droite si l'on regarde la fig. 12.
Le bras commutateur 84 est porté par l'intermédiaire d'un corps iso lant, par l'organe oscillant 92 qui est porté par 77 et 78. Un couteau 81 est prévu sur la cheville et repose dans un siège ménagé pour lui dans une saillie latérale 82 de l'extré mité libre de l'élément thermostatique.
Cette variante a l'avantage de pouvoir être placée dans un plus petit espace que celles décrites auparavant. On notera que dans ce cas les contacts fixes sont fixés à un support 83 situé au-dessus du bras commu tateur 84 puisque, dans cette construction, ce bras se meut de bas en haut quand il se déplace pour arriver à la, position de ferme ture.
Le dispositif thermostatique revendiqué pourrait servir à maintenir la température d'un milieu autre que du café dans un perco lateur, entre des valeurs fixées d'avance.