Relais à décharge électrique. La présente invention se rapporte à un relais à décharge électrique.
Dans des dispositifs à décharge il est de coutume d'employer des électrodes thermio- niques et de relier ces électrodes en série avec une source d'alimentation. appropriée par le moyen d'un relais approprié. Il est excessive ment désirable, dans un circuit à décharge, que le dispositif, qui a pour but d'ouvrir et de fermer le circuit, ne soit pas seulement d'opération contrainte, mais qu'en même temps il ne consomme pas d'énergie dans le circuit d'alimentation.
Dans le fonctionnement d'un relais du genre envisagé, une décharge à incandescence est amorcée; et comme au moins une des élec trodes est un élément bimétallique, celui-ci est chauffé par la décharge. Par l'échauffe ment de l'électrode bimétallique, celle-ci flé chit pour venir en contact avec l'autre élec trode, de façon à provoquer un court-circuit avec l'autre électrode et à éteindre la dé charge. Ainsi, l'élément bimétallique est ra- pidement refroidi et remis à sa position nor male, n'ayant de ce fait qu'un contact mo mentané entre les électrodes.
Dans des dispositifs antérieurs de ce genre, le Bimétal était construit de manière à se plier au courber vers l'extérieur sous l'in fluence de la chaleur provoquée par la dé charge, jusqu'à ce qu'il fît contact avec l'au tre électrode. Ce genre particulier de dispo sitif était spécialement efficace en comparai son avec d'autres types de dispositifs em ployés pour la commande de lampes lumi nescentes. La popularité croissante des lampes luminescentes en a fait un article de fabrica tion en masse.
Dans la construction de pareils relais, il était nécessaire de vider leur récipient et de soumettre le relais à un traitement thermique avant d'y introduire l'atmosphère gazeuse. Pendant l'évacuation, les contacts sont espa cés, de manière à éviter une déformation du Bimétal, de sorte que leur écartement origi nal se trouve maintenu. Comme l'ajustement n'est pas parfait, il peut arriver que le bi- métal soit déformé ou bien le socle du disposi tif peut se casser.
Le verre dans le socle possède une très faible résistance à la trac tion, mais, d'autre part, une très haute résis tance à la compression. Il en résulte donc que, lorsque le bimétal se déplace vers l'extérieur vers l'autre électrode, le verre peut se casser dans le voisinage de l'électrode. Si les con tacts s'usent de façon à ne plus se toucher, alors il peut se former un arc de décharge entre les contacts qui peut faire fondre le ré cipient en verre et créer un danger d'incendie.
Un problème important pour construire ce genre de relais était la possibilité de pro duction de parties à tolérance étroite, la possibilité d'inspection des parties et l'ajus tage soigneux dans leur assemblage. Pour l'ajustage, le relais était disposé dans un mi croscope de projection et les fils conducteurs étaient recourbés pour ajuster l'espacement de contact. Le recourbage des fils donne lieu à un déchet considérable par suite de rupture des soudures et de bris du verre.
Pendant l'évacuation, d'autres relais devenaient défec tueux en raison de la rugosité des fils de con tact, occasionnant un blocage des contacts et un écartement inexact. Les frais énormes pour le contrôle des parties, l'ajustement ma nuel et un déchet considérable des parties de relais demandaient une nouvelle construction dont les parties n'exigent pas de trop faibles tolérances ou un ajustement trop exact.
Le but principal de la présente invention est de créer une construction de relais simpli fiée exigeant un minimum d'opérations pour assurer et maintenir les différents éléments du relais en position.
La présente invention concerne un relais à décharge électrique comprenant un récipient clos, une atmosphère gazeuse et deux élec trodes disposées dans ce récipient, l'une de ces électrodes étant constituée par un bimétal à deux lames de coefficients de dilatation différents, fixé par une de ses extrémités à un conducteur, et dont l'extrémité libre est recourbée en forme d'U renversé avec la lame de coefficient de dilatation inférieur située à la face intérieure de 1'U et pouvant venir en contact avec une portion de contact de l'autre électrode.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du relais selon l'invention.
La fig. 1 montre une vue latérale, partie en. coupe, de la forme d'exécution préférée de ce relais.
La fig. 2 est une coupe transversale, à plus grande échelle, suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 montre une autre forme d'exécu tion du relais.
La fig. 4 en montre encore une autre forme d'exécution, particulièrement destinée à un circuit de bas voltage de 110 volts par exemple.
La fig. 5 est une coupe transversale à plus grande échelle, suivant la ligne V-V de la fig. 4, tandis que la fig. 6 est une coupe transversale à plus grande échelle, suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est un schéma de montage du relais suivant la fig. 1 à l'état d'application. La forme d'exécution montrée à la fig. 1 comprend une enveloppe close 10 en verre qui, après évacuation, est remplie avec une atmosphère ionisable, telle que du néon ou un gaz rare analogue, à une pression qui peut varier d'environ 10 à 100 mm. L'enveloppe est pourvue d'un culot ou socle en verre ren trant 11 se projetant vers l'intérieur de l'en veloppe 10 et présentant une tige d'évacua tion 12, telle qu'employée ordinairement dans la fabrication des lampes à incandescence.
Les conducteurs de courant 13 et 14 pos sèdent chacun une portion étranglée 15 scellée dans le culot de verre rentrant 11. Ils comportent en outre une portion intérieure 16 et 17 de métal, tel qu'un fil ou tige de nickel, s'étendant dans l'intérieur de l'enveloppe 10. Fixée à cette tige 16, par exemple par sou dage, se trouve une électrode bimétallique 18 recourbée en forme générale de<B>U</B> renversé.
Cette électrode bimétallique se compose d'une paire de lames de métal de coefficient de dilatation différent. La lame de métal de coefficient de dilatation inférieur est disposée sur le côté intérieur de<B>PU,</B> tandis que la lame de métal de plus grand coefficient de dilata tion se trouve sur le côté extérieur de l'élec trode en forme de U.
Bien que différentes combinaisons de métal puissent être em ployées, telles que du nickel et du molybdène, il est toutefois préférable d'utiliser de l'acier- nickel à approximativement 36 % de nickel pour la lame à coefficient de dilatation infé rieur de l'électrode bimétallique et de l'acier- chTome-nickel pour la lame de plus grand coefficient de dilatation de l'électrode bimé tallique en forme de<B>U.</B> Cette dernière est avantageusement garnie d'une matière émet trice d'électrons; telle que des oxydes de barium et de strontium.
L'extrémité libre 19 de l'électrode bi métallique porte une barrette de contact 20 y soudée. Un fil coudé 21 est soudé à la tige de l'électrode 17, de façon que sa partie de bout 22 puisse s'engager avec la barrette de contact 20, comme illustré en pointillé à la fig. 1, montrant la position de l'électrode bi métallique sous l'influence de la chaleur de décharge.
Il est à noter que la pression de l'élec trode bimétallique, lorsqu'elle est chauffée, impose un effort de pression sur les élec trodes 16 et 17. Cet effort de pression est transmis au verre entre les électrodes, celui-ci étant toutefois susceptible de résister à cet effort. Si, cependant, l'électrode bimétallique était renversée en construction, de sorte qu'elle presserait contre l'électrode 17, le verre serait capable de sauter entre l'élec trode 17 et la paroi en pente adjacente du culot ou socle rentrant 11.
Dans la construction de la fig. 1, les élec trodes sont réunies, par soudure du fil coudé 21, à la tige 17. La barrette de contact 20, à l'extrémité libre de l'électrode bimétallique, et la soudure de celle-ci, à la tige 16, font ensemble seulement un total de trois soudures dans l'assemblage du dispositif.
La fig. 3 illustre une autre forme d'exé cution du dispositif, dans laquelle l'électrode bimétallique 18 s'engage à cheval par-dessus la tige 17. Dès que la décharge commence, l'électrode bimétallique se contracte et la tringle 20 viendra en contact avec la paroi extérieure de l'électrode 17. Dans cette cons truction, l'électrode bimétallique est soudée à l'électrode 16 et la barrette de contact 20 à l'électrode bimétallique, de sorte que dans cette construction il n'y a que deux soudures.
Dans la fig. 3, l'électrode 17 se compose, de préférence, de tungstène ou de molybdène, tandis que l'électrode 16 se compose préféra- blement de nickel.
Les relais montrés aux fig. 1 et 3 sont appropriés pour l'emploi dans des circuits commerciaux ordinaires de 220 ou 230 volts par exemple.
La présente invention peut cependant aussi être adaptée à des circuits ordinaires de bas voltage, de 110 ou 115 volts par exemple. Pour l'emploi avec un pareil bas voltage, il est indiqué de prévoir des moyens pour abaisser le voltage d'amorçage du relais.
Une forme d'exécution ainsi conditionnée est montrée aux fig. 4, 5 et 6. Cette cons truction ressemble beaucoup à la fig. 1, en ce que l'électrode bimétallique 18, en forme de U renversé, est soudée à la tige 16 et que le fil coudé 22 est soudé à la tige 17. L'électrode bimétallique est coudée en 22 et 23 dans ses branches à proximité de la partie-base 24 de <B>PU,</B> cette partie-base, bombée aux fig. 1 et 3j étant ici aplatie. Cette partie-base aplatie 24. est clairement montrée à la fig. 6.
Une bande de magnésium qui est, d'une part, un peu plus petite que la largeur de ladite partie-base de l'électrode bimétallique et, d'autre part, plus large que la partie entre les coudes 22 et 23, est disposée à angle droit dans la partie-base repliée de l'électrode bimétallique, comme montré à la fig. 6, et recourbée vers en bas de chaque côté, en 25 et 26, comme montré plus clairement à la fig. 5. Cette pièce de magnésium restreint l'espace de décharge entre les deux électrodes et procure ainsi un moyen pour abaisser le voltage d'amorçage entre celles-ci.
Il est à noter que la bande de magnésium est simplement supportée par le fait que les branches de l'électrode bimétallique sont res serrées ensemble pendant l'opération de dé charge, maintenant ainsi la bande de magné sium encore plus fermement en position.
Dans la fabrication, les deux conducteurs de courant sont scellés dans le socle ou culot en verre, et l'électrode bimétallique et les parties de contact y sont soudés et renfermés dans l'enveloppe de verre. L'ampoule est <B><I>.</I></B> itlo .rs évacuée et soumise à un chauffage, d'environ 425 C, pendant approximativement 1 à 1,5 minute. Ensuite, on laisse refroidir jusqu'à ce que l'électrode bimétallique pré sente l'espacement désiré par rapport à l'autre électrode de contact.
Des particules de ma gnésium ou d'un autre métal, tel que du zinc, sont alors appliquées en revêtement sur l'élec trode bimétallique et l'ampoule. Enfin, l'at mosphère gazeuse désirée, telle que du néon, hélium ou argon, est introduite dans l'am poule à une pression de 10 à 150 mm de mercure.
Pour le remplissage de l'ampoule, il est préférable d'utiliser du néon à une pression de mercure de 40 à 100 mm et, de préférence, de 60 mm. L'hélium peut être employé à une pression de mercure de 50 à 100 mm et l'ar gon à une pression de mercure de 10 à 20 mm. Toutefois, on peut aussi utiliser des mélanges de ces gaz et d'autres gaz.
Les relais ci-dessus décrits s'appliquent avec succès aux circuits du genre de celui montré à la fig. 1 du brevet suisse No 215774.
La fig. 7 du dessin annexé montre, à titre d'orientation, l'application du relais, suivant la fig. 1, au circuit d'amorçage d'une lampe luminescente 30. Le courant électrique est amené par l'intermédiaire des conducteurs 31 et 32 aux électrodes à filament 33 et 34 de la lampe 30, ces électrodes, disposées à l'opposé l'une de l'autre, ayant la forme de spires en un métal réfractaire, tel que du tungstène, et étant recouvertes d'une couche de matière à effet d'émission d'électrons, telle que de l'oxyde de baryum, de strontium, etc., pour donner lieu à un flux d'électrons intense lors qu'elles sont chauffées.
Cette lampe peut être remplie d'un gaz rare, tel que le néon, l'argon ou gaz analogue; pour faciliter l'amorçage, quelques gouttes de mercure pouvant être ajoutées à ce gaz. Dans l'un des conducteurs, 31, est prévue une inductance 35. L'une des bornes de cha que électrode est reliée au relais à décharge électrique gazeuse 10, de sorte que lorsque l'interrupteur associé aux conducteurs 31 et 32 est fermé, les électrodes 33 et 34 sont re liées, par l'intermédiaire du relais, en série l'une par rapport à l'autre à la source d'ali mentation, ces électrodes étant ainsi chauf fées à une température d'émission d'électrons.
Lorsque la température des électrodes de la lampe de décharge 30 atteint une valeur suf fisante pour donner à un intense flux d'élec trons, le relais fonctionne automatiquement, de façon à interrompre le circuit de chauf fage en série avec les électrodes.
L'accroissement de voltage concomitant qui est dû à l'inductance 35 après rupture du circuit entre les électrodes du relais 10 donne lieu à une décharge entre les électrodes 33 et 34, de sorte que le courant traverse l'espace à décharge de la lampe 30. Le voltage entre les électrodes du relais est alors trop bas pour maintenir une décharge entre celles-ci jusqu'à l'extinction de la décharge entre les électrodes 33 et 34 de la lampe 30. 36 est un conden sateur relié au travers du relais pour réduire les perturbations de radio produites lors du fonctionnement de la lampe.