Interrupteur à mercure. La présente invention se réfère aux inter rupteurs à mercure qui. consistent en une en ceinte isolante remplie partiellement de mer cure et formant des chambres dans lesquelles pénètrent des électrodes qui sont reliées ou non par le mercure, suivant la. position don née à l'enceinte isolante.
Il faut, dans de tels appareils, éviter que les ruptures de courant aient lieu -ntre le mercure et les électrodes, ce qui provoquerait l'amorçage d'un arc entre le mercure et le métal (le l'électrode et entraînerait la mise hors service immédiate -de l'interrupteur.
Cela n'est réalisé, dans les interrupteurs connus, que pour un angle de basculement très limité de l'interrupteur, ou pour une ro tation autour d'un axe déterminé. Il s'en suit pratiquement que lesdits interrupteurs ne peuvent être montés sur des objets qui sont destinés à être déplacés dans toutes les direc tions. Leur champ -d'application est donc li mité en conséquence. .L'interrupteur, objet de la présente inven tion, est exempt des inconvénients rappelés ci-dessus et il est par suite susceptible d'un emploi tout à fait général.
Il est caractérisé en ce que le mercure est utilisé en quantité telle qu'il relie ,les élec trodes quand il forme une seule masse et cela, quelle que soit .la position 4e l'interrupteur dans l'espace.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques formes d'exécution de l'interrupteur suivant l'invention.
Les fig. 1 à ! montrent la première,de ces formes dans les diverses phases de son fonc tionnement; La fig. 8 représente un organe d'amenée de courant pour fer à repasser, munie de cette l'orme d'interrupteur; La fig. 9 est une coupe longitudinale de la précédente suivant 9-9; Les fig. 10 à 12 montrent une autre forme, la première en perspective, les autres an coupe par l'axe, dans .diverses phases du fonctionnement;
Les fig. 13 et 14 montrent deux autres formes analogues à celle -des fib. 9 à 11. D'après les fib. 1 à 6, la capacité isolante a est constituée par un tube de verre formant deux branches en équerre. Ces deux branches sont scellées à leurs extrémités que traversent des électrodes filiformes b, situées chacune dans l'axe d'une desdites branches..
Le mercure c, c' est introduit par la petite tubulure v' que porte l'extérieur de la cour bure du tube et qu'on scelle par la suite. L'espace laissé libre dans le tube a est vidé d'air ou rempli d'un gaz inerte, ou bien en core reçoit un liquide isolant.
Dans l'exemple choisi, le tube a est rem pli de mercure plus qu'aux trois-quarts. La longueur des électrodes b est réduite au mini mum compatible avec la caractéristique de l'invention, à savoir: que le mercure relie les électrodes quand il ne forme qu'une masse, soit que tout le mercure se trouve rassemblé dans une branche du tube (fib. 1), soit qu'il s'amasse vers le sommet de l'équerre, ainsi qu'il arrive lorsqu'une rotation de l'interrup teur amène ce sommet vers le bas (fig. 5).
Quand donc l'interrupteur est dans la, po sition de la fib. 1, le mercure relie les deux électrodes. Si l'on fait pivoter l'appareil au tour d'un axe horizontal perpendiculaire au plan de ses branches, dans le sens de la flè che, lorsqu'il dépasse la. position de la. fia. et atteint celle -de la fi g. 3, une partie c' du mercure se détache de la masse -de celui-ci et se déverse dans la branche de gauche où elle vient recouvrir complètement l'électrode cor respondante.
Le basculement continuant (fi-. 4), lors qu'une nouvelle quantité :de mercure se dé verse vers la, même électrode, .cette quantité de mercure ne peut venir en contact qu'avec celle qui se trouve dans la. branche intéressée du tube et non avec l'électrode correspon dante.
Que cette nouvelle quantité de mercure reste ou non en contact avec l'autre électrode, on est donc assuré de ne jamais avoir de fermeture -de circuit entre le mercure et les électrodes.
Comme le tube a est plus qu'à moitié plein de mercure. celui-ci relie les électrodes et ferme ainsi le circuit quand les branches -de l'interrupteur sont amenées dans un plan horizontal (fi-. 6, en perspective).
Quand on ramène les branches du tube dans .le plan vertical, le mercure se .divis:@ en deux masses (fig. 7) qui se rassemblent chacune autour d'une électrode, après que la rupture s'est produite entre ces deux masses.
Quel que soit d'une façon générale l'axe horizontal autour :duquel -on fait tourner l'in terrupteur, on obtient pour chaque tour une coupure et un rétablissement du circuit, tou jours entre les masses @(le mercure.
On n'a, plus à se préoccuper an montage. comme .avec les appareils connus, -de savoir s'il y a une électrode non baignée -de mercure, puisque la construction de l'interrupteur sui vant l'invention est telle qu'il y a toujours assez de mercure en contact avec chaque élec trode au moment de la fermeture du circuit. L'interrupteur peut être par suite enfermé dans une enveloppe ou noyé dans un bloc lui assurant une .grande solidité qui portent éven tuellement .des repères pour le montage.
Le bloc, qui moule entièrement l'interrupteur, peut être constitué par exemple par un ci ment silica.té. suffisamment étanche pour que l'interrupteur continue à. fonctionner même si le tube de verre se brise.
Dans le cas 4''un court-circuit franc sur la ligne .de l'interrupteur, provoquant l'éclate ment -de celui-ci, il n'en résulte alors aucune projection dangereuse, puisque le tube est. complètement enfermé.
Ainsi, dans l'organe d'amenée de courant (fig. 8 et 9) destiné aux fers à repasser à chauffage électrique, l'interrupteur est logé en<I>A</I> dans une cavité d du corps isolant e de la broche. Cette cavité peut être ensuite em plie d'une masse de ciment englobant l'inter rupteur, le tout étant finalement recouvert d'une plaquette qui s'applique sur la face ou verte ,du corps isolant e.
A la base -de celui--ci sont assujetties des pinces plates, à. branches flexibles f reliées respectivement aux fils d'amenée de -courant, l'une directement, l'autre en passant par l'in terrupteur. C-es pinces peuvent s'adapter sur les fiches de connexion des fers commerciaux, malgré les différences de :diamètre et d'écar tement que présentent leurs fiches, suivant l'origine @de ces fers.
Le fer étant muni -d'un tel organe d'ame née de courant, le courant de chauffage se trouve coupé automatiquement quand on re dresse le fer sur son talon, et se rétablit auto matiquement quand on remet le fer à plat.
Pour certaines applications, les interrup teurs à mercure doivent assurer ,l'ouverture ou la fermeture du circuit jusqu'à une cer taine inclinaison ou angle de rupture autour d'un axe fixe.
La forme précédemment :décrite ne peut être rendue apte à remplir cette condition que dans -quelques cas particuliers, en faisant va rier l'angle que font entre elles les branches du tube. En .général, on -doit monter en série des interrupteurs en équerre groupés dans des plans -différents autour -d'un axe; cette solu tion est encombrante et coûteuse.
Les formes représentées par .les fig. 10 à 14 répondent d'une façon plus simple aux mêmes conditions, tout en satisfaisant à celle qui constitue la caractéristique -de l'invention.
Les chambres à électrodes sont alors -dis posées l'une dans l'autre avec une ou plu sieurs ouvertures de communication. Dans toutes .ces formes, l'interrupteur comprend un tube ai, généralement en verre, scellé, à l'un des fonds duquel est soudé un .autre tube, concentrique a', qui s'ouvre dans le premier par son extrémité a". Le tube a'i renferme une des électrodes b',.
L'autre électrode b, se trouve dans l'espace qui s'étend' entre ai et a'i. b, et b', se terminent en anneaux ayants leur centre sur l'axe d!e l'interrupteur. c, c' -désignent le mercure, c" son niveau.
D'après les fig. 10 à 12, la quantité de mercure est réduite .au minimum compatible avec la caractéristique de l'invention, c'est-à- dire que le mercure relie les .électrodes quand il ne forme qu'une seule masse.
L'angle -de rupture R (fig. 11) atteint alors son maximum pour l'interrupteur "con sidéré. 13Tais il convient que le bord de l'ou verture a" soit recourbé vers l'axe .de la cham bre a'i, de manière à retenir dans cette cham bre, jusqu'au moment,âe la fermeture du cou rant, une quantité de mercure qui baigne l'électrode b'i au moment,de la fermeture et assure alors la liaison entre cette électrode et le reste du mercure (fig. 12).
Ce bord courbe agit non seulement. comme un barrage, mais il s'oppose , & e plus, lors .de la rupture, à ce que le mercure de la cham bre externe n'entraîne avec lui une partie du contenu de la chambre interne, par un effet de cohésion.
En outre, ce .bord définit bien l'endroit de da rupture, laquelle se produit sur l'arête.-dudit bord.<B>Il</B> est à remarquer que dans la forme des fig. 10 à 12, la rupture persiste quand, l'interrupteur étant couché (fig. 12), on le fait tourner autour de son axe.
Si l'on augmente la quantité de mercure contenue ,d'ans l'interrupteur, on diminue l'an gle R et le bord de d'ouverture d' peut être moins courbé (fig. 13).
Ce bord peut même ne plus être courbé du tout quand l'angle -de rupture à obtenir étant relativement faible, l'interrupteur eon- :ient une .grande quantité de mercure.
Dans les interrupteurs de petites dimen sions, les actions capillaires peuvent influer notablement sur la valeur -de l'angle -de rup ture. Il n'en reste pas moins qu'en augmen tant la quantité de mercure, on peut, toutes choses égales d'ailleurs diminuer l'angle R qui, inversement, se trouve augmenté quand on diminue la quantité de mercure.
Dans toutes ces formes @de l'interrupteur, le courant peut être amené aux électrodes dp diverses manières.
Ainsi, suivant la fig. 10, les amenées de courant traversent toutes deux le même fond <B>de</B> l'interrupteur. Elles peuvent aboutir à un culot g, à vis ou à baïonnette, analogue à ce- lui d'une lampe à incandescence. L'interrup teur devient alors très facile à monter.
On peut aussi faire sortir l'amen.ée de courant d'une électrode à travers un fond et l'autre à travers l'autre fond, comme indiqué à la fig. 13. Chacune des amenées -de cou rant peut alors aboutir à un culot h, comme dans certaines lampes à incandescence. Avec cette dernière disposition; -des amenées de cou rant, il peut se faire que le mercure, quand il est divisé en deux masses après rupture du circuit, cesse -de baigner une des électrodes. Si même les amenées de courant traversent toutes les deux le fond placé en face de l'ou verture a", le mercure peut cesser de les bai gner l'une et l'autre quand il est séparé en deux masses.
Ce fait n'a aucune conséquence fâcheuse, parce que dans ces interrupteurs, les .deux masses de mercure viennent toujours en contact avec les électrodes avant de se réunir pour le rétablissement du courant.
Au surplus, même dans les interrupteurs affectant la. forme d'une équerre ou ,des for mes -dérivées, on peut faire en sorte qu'il n'y ait aucun inconvénient à ce que les électrodes ne soient pas baignées par le mercure tant que la rupture subsiste, l'essentiel étant qu'el les le soient au moment @de la fermeture.
Ce résultat peut être atteint en munissant chaque branche de l'équerre d'une poche qui retient une certaine quantité de mercure quand -la branche correspondante déverse son contenu -dans l'autre. A la fermeture sui vante, la poche restitue sa charge de mercure à la branche dont elle -dépend et cette charge est suffisante pour noyer l'électrode.
Il est bien évident que l'invention n'est pas strictement limitée à ce qui est décrit et représenté, mais qu'elle peut donner lieu à des variantes. Ainsi, les électrodes, au lieu d'être filiformes peuvent avoir un fort dia mètre ou épouser plus ou moins la forme -de la paroi des chambres qui les renferment, ce qui peut permettre de réduire la quantité de mercure à introduire dans l'interrupteur.
Dans les formes qui c omportent :des cham bres à électrodes placées l'une dans l'autre, la chambre interne peut présenter plusieurs ouvertures, l'interrupteur donnant alors un nombre correspondant de ruptures par tour qu'il effectue .autour -d'un .axe convenablement choisi. Par exemple, lorsqu'il y a deux ou vertures situées aux extrémités .d'un axe de symétrie de la chambre interne, l'interrup teur donne.deux ruptures quand on le fait tourner autour -d'un axe horizontal perpendi culaire audit axe de symétrie.
La chambre interne peut être fractionnée en plusieurs compartiments -et il en est de même pour la chambre externe. Ces chambres ne sont pas obligatoirement concentriques. En excentrant la chambre interne, on peut même obtenir une rupture supplémentaire par tour de l'interrupteur autour de l'axe par rapport auquel se produit l'excentrement. Les dites chambres n'ont pas forcément des sec tions de forme semblable et leurs axes ne sont pas ,nécessairement parallèles. Quant ,aux ouvertures de communication, elles peuvent être disposées et orientées -de toute manière appropriée.
En agissant sur ces divers éléments, on peut rendre l'interrupteur suivant l'invention ante à se prêter aux conditions de fonction nement les plus diverses.