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MÉMOIRE D E S C R I P T I F déposé à l'appui d'une demande de BREVET d'INVENTION "COMMUTATEUR-COMBINATEUR ELECTRIQUE à CONTACTS à DOIGTS PIVOTANTS"
La- présente invention a pour objet un appareil commutateur-combinateur, à contacts à doigta pivotants, per- mettant de réaliser différentes combinaisons de circuits électriques telles qu'elles sont utilisées pour le réglage de la puissance absorbée par des appareils de chauffage par exemple. Il est évident que les appareils décrits peuvent également être utilisés dans d'autres buts et d'une manière générale dans tous-les cas où l'on désire réaliser, succes- sivement ou simultanément, la mise en service, en parallèle ou en série, de différents circuits.
Pour le réglage des appareils de chauffage on a, jusqu'à présent, utilisé de préférence des commutateurs à contacts rotatifs, soit du type à couteau et mâchoires, soit du type à segments et contacts à pression. Les inconvénients de ces constructions sont connus : dans le premier cas il peut se produire une diminution de l'élasticité des mâchoires, @
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d'où échauffement anormal et usure prématurée des' contacts ; dàns le deuxième cas, l'usure des segments due aux ruptures multiples peut amener des grippages pouvant entrainer la détérioration de l'appareil.
Dans tous les cas le remplacement de contacts usés est pratiquement impossible ou exige pour le moins un démontage presque complet des appareils et un nouveau réglage.
Ltappareil faisant l'objet de la présente invention est construit de manière à éviter tous ces défauts. Les contacts à doigts pivotants sont logés sur un axe maintenu entre deux platines fixées et entretoisées elles-mêmes par un corps en matière céramique de forme appropriée. Ce socle porte également les contacts fixes et les bornes de branchement auxquelles les contacts pivotants sont raccordés par des lamelles conductrices flexibles; les contacts à doigts sont sollicités dans le sens de la fermeture par des ressorts, représentés à titre d'exemple par des ressorts à boudin ;
un arbre à cames isolantes, logé dans les platines et aboutissant à un mécanisme de commande fixé sur l'une d'elles, permet de réaliser les différentes combinaisons de circuits par l'action de cames de forme appropriée qui soulèvent les contacts à doigts soumis à l'action des ressorts ou les laissent dans leur position de fermeture; enfin le mécanisme de commande peut être conçu de telle manière que la rupture des circuits s'opère brusquement et indépen- demment de l'action exercée sur l'organe de commande.
Le dessin ci-annexé représente à titre d'exemple un mode d'exécution de l'invention et on a supposé un combinateur à quatre contacts.
La fig. I représente une coupe transversale de l'appareil, montrant un contact dans la position fermée.
La fig. 2 représente une coupe transversale partielle de l'appareil montrant un contact dans la position ouverte.
La fig. 3 représente une vue en élévation de l'appareil coté contacts, et fait également apparaitre le
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mécanisme réalisant la rupture brusque et independante ae l'action exercée sur l'organe de commandée
La fige 4 représente une vue de face de l'appa- reil côté mécanisme de commande.
La fig. 5 représente une vue de côté d'un contact fixe muni d'un dispositif de soufflage magnétique.
La fige 6 représente une vue de face d'un contact fixe muni d'un dispositif de soufflage magnétique.
La fig. 7 représente une vue de côté d'un contact à doigt articulé dans la position ouverte.
La fig. 8 représente une vue de côté d'un contact à doigt articulé dans la position fermée.
La fige 9 représente une vue de face du mécanisme de commande réalisant la rupture brusque.
,
La fig. 10 représente une vue de côté du mécanisme de commande réalisant la rupture brusque.
L'appareil faisant l'objet de l'invention comprend un socle (I) contre les faces latérales du quel sont fixées, par des tiges (4), deux platines (2) et (3). Des feuilles (5) en matière isolante ayant pour but d'isoler les platines (2) et (3) par rapport aux contacts extérieurs et d'éviter un serrage direct de ces platines métalliques sur le corps (I) en matière céramique, sont intercalés entre ce dernier et les premièreso Le$ platines (2) et (3) sont en outre reliées par une tige (6) revêtue d'un canon isolant (7) servant d'en- tretoise et peuvent être munies de tiges épaulées (8) fixées par rivetage ou un autre procédé approprié servant d'élément: de fixation de l'ensemble de l'appareil.
Ltassemblage ainsi constitué sert de support à tous les éléments électriques et mécaniques de l'appareil.
La forme du socle (I) est choisie de telle sorte qu'il puisse être fabriqué par tréfilage avec un simple usinage supplémentaire. Ce procédé permet de réaliser d'une manière facile et avec un minimum d'outillage des socles pouvant recevoir un nombre quelconque de contacts.
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Ce socle (I) supporte deux rangées de bornes (9) et (10) dont les premières sont reliées par des lanielles conductrices flexibles (II) aux contacts mobiles.
Dans l'appareil représenté par les figures 1, 2, et 3 les quatre contacts fixes (12) sont groupés par paires, munies chacune d'une borne (10). Il est bien évident que les contacts fixes peuvent recevoir chacun une borne (10) individuelle.
La forme des contacts fixes (12) est telle que ces derniers peuvent être équipés avec un dispositif de soufflage magnétique qui sera décrit plus loin.
Les contacts à doigts pivotants sont constitués par un levier (13) qui peut être en tale découpée et cambrée en forme d'U par exemple, lorsqu'il s'agit d'appareils d'intensité faible ou encore être une pièce de fonderie lorsqu'il s'agit de combinateurs à forte intensité. Ce levier (13) comporte à une extrémité une anse ou un alésage (14) permettant de. le loger sur un axe (15) muni d'une gaine isolante (16) et fixé dans les platines (2) et (3).
Cette disposition permet aux leviers (13) un mouvement pivotant autour de l'axe (15). Le -levier (13) est muni d'un galet (17) pouvant tourner autour d'un axe (18) et porte à son extrémité un doigt de contact (19) fixé par rivetage ou tout autre procédé approprié. Les lamelles conductrices flexibles (II) sont prolongées jusqu'à l'extrémité du levier (13) portant le doigt de contact (19) et recourbées de manière à établir une liaison électrique directe entre ce dernier et les bornes (9). Un ressort à boudin (20) est prévu pour chaque contact à doigt, comprenant les pièces (11-13-17-18-19), et sollicite ce dernier dans le sens dela fermeture.
Ces ressorts sont logés dans des canaux (21) prévus à cet effet dans le socle (I) et accrohés par une anse (22) à une tige (23) logée dans une encoche (24) de ce socle (I).
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La. commande des contacts mobiles peut aire réalisée d'une manière très simple par un arbre central carré (25) sur lequel on cale des cames profilées, en matière isolante (26). La forme de ces cames peut être différente pour chaque contact à doigt et permet par conséquent de réaliser les combinaisons les plus variées. Le couple nécessaire au déplacement de l'arbre à cames d'une position à une autre est réduit du fait que tout glissement entre cames et contacts est évité par l'action des galets (17). Ces derniers, en roulant sur les cames, empêchent en outre que les surfaces de ces dernières soient métallisées comme cela se produirait au cas où les contacts glisseraient directement sur les cames.
Les fig. 7 et 8 représentent une autre construction des contacts à doigts pivotants permettant de diminuer l'usure des contacts due aux effets des arcs.
A cet effet, le contact (19) n'est pas fixé rigidement sur le levier (13) mais sur un petit pont basculant (44) pouvant pivoter autour d'un axe (45) logé dans le levier (13). L'une des extrémités du ressort (20) est attachée à ce pànt (44). La connexion flexible (II) formant boucle est rivée sur le pont (44) entre ce dernier et le contact mobile (19).
La fig. 7 représente les: contacts dans la position ouverte. Sous l'action du ressort (20), le pont (44) vient buter contre le levier (13) au point (46). Si l'on tourne la came (26) dans le sens de la fermeture, les contacts (12-19) viennent toucher aux points (47); le pont (44) pivote autour de son axe (45) au fur et à mesure que la came (26) s'efface, le contact (19) glisse et roule sur le contact (12) jusqu'à ce que le pont (44) bute sur lelevier (13) au point (49). A ce moment, le point de contact entre (12) et (19) se trouve en (48) c'est-à-dire, éloigné des points (47) où se produit la rupture.
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Les différents avantages de l'appareil faisant l'objet de la présente invention sont évidents :
I - Accessibilité et par conséquent interchangeabilité facile des contacts usés. Il suffit en effet de retirer les axes (15) et (23) pour enlever les contacts à doigts pivotants. Les contacts (12) et (19) sont toujours accessibles et peuvent être contrôlés et même retouchés sans démontage aucun.
2 - Possibilité de construire les appareils les plus divers par simple adjonction ou suppression de contacts, le socle (I) et les cames (26) pouvant être fabriqués par tréfilage leurs longueurs axiales peuvent par conséquent être choisies à volonté.
3 - La pression entre contacts fixes et mobiles est donnée par ressorts à raison d'un par contact. Les pièces parcourues par le courant ne servent que de conducteurs et la pression entre contacts est indépendante de l'usure éventuelle de ces derniers.
4 - Les circuits électriques constitués par les bornes- (9), les vis (27), les lamelles (II), les doigts (19 et 20) et la borne (10), sont disposés en forme de boucle d'où résulte un soufflage magnétique de l'arc de rupture formé lors de la séparation des doigts (19) et (12). La forme de ces derniers est d'ailleurs choisie telle qu'elle par.-et l'adjonction de petits aimants de soufflage (30)(voir fig.5 et 6) garnis de part et d'autre d'écrans isolants (28) et (29) dont le premier sert à renforcer l'isolement entre contacts voisins, le deuxième à éviter que l'arc touche l'aimant (3D). L'extrémité inférieure des contacts (12) entoure l'aimant (30) à la manière d'une spire et produit entre les ailes latérales de ce dernier un champ transversal.
Ce perfectionnement est particulièrement utile pour les appareils destinés à couper des courants continus ou des courants d'intensité élevée.
Aisi que le montre la fig. 10, l'appareil est normalement équipé avec une manette de commande (31) solidaire
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de l'arbre (25).
Pour maintenir dans des positions déterminées les cames (26) solidaires de l'arbre (25) celui-ci est muni d'un tambour (32) (fig. 4), à encoches (33) auxquelles correspon- dent des galets (34) pouvant tourner autour des axes (35) so- lidaires des leviers (36). Ces derniers peuvent pivoter au- tour des axes (37) fixés par rivetage ou un autre procédé ap- proprié dans la platine (2).
Sous l'action d'un ressort (38) accroché de part et d'autre sur les extrémités des leviers pivotants (36), les galets (34) viennent se loger dand les encoches (33) du tam- bour (32) et maintiennent par conséquent l'arbre (25) dans une position déterminée.
Le mécanisme représenté à titre d'exemple sur la fig. 4 permet de réaliser quatre positions par tout de ma- nette complet et ceci dans les deux sens. Il est évident que ce nombre peut être changé en prévoyant sur le tambour (32) la quantité d'encoches désirée et en décalant ou en supprimant l'un des éléments d'arrêt constitués par les pièces (34) - (35) - (36) et (37). Une des attaches du ressort serait alors réalisée au moyen d'un pivot fixé sur la platine (2).
Par l'adjonction d'un dispositif supplémentaire, le mécanisme peut être complété de manière à rendre le mouvement d'ouverture des contacts indépendant du mouvement de la manette (31).
D'après la fig. 9, la manette (31) est folle sur l'arbre (25) et ne peut agir. que par l'intermédiaire d'un entraineur (38) sur un secteur (39) solidaire de l'arbre (25) Dans la position de repos cet entraineur et par conséquent, la manette (31) sont maintenus dans le plan de symétrie du secteur (39) par un ressort à torsion (40) logé sur l'arbre (25) et dont les extrémités butent d'une part sur un cran du secteur (39) et maintiennent de l'autre part l'entraineur (38) au moyen d'un cran (41) prévu sur ce dernier.
En tournant la manette (31) on bande le ressort (40)
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et après avoir effectué- la moitié de la course angulaire entre deux positions de repos voisines de l'arbre (25), le cran (41) vient buter contre un des becs (42) du secteur (39).
En continuant le mouvement, on entraine ce dernier et en même temps le tambour (32) qui en écartant les galets (34) bande le ressort (38). Dès que la pointe (43) dépasse la droite reliant le centre du galet (34) avec celui de l'arbre (25) c'est-à-dire après avoir entraîné ce dernier de la demicourse angulaire entre deux positions de repos voisines, le mouvement de l'arbre est achevé par l'action du ressort (38) sur les galets (34) qui en roulant dans l'encoche suivante du tambour (32) communiquent à ce derhier'un mouvement rotatig.
Les cames (26) étant conçues de manière à ce qu'elles soulèvent les contacts à doigts pivotants dans la deuxième moitié de la course angulaire seulement; la rupture des cir- cuits se produit brusquement et indépendamment du mouvement de la manette (31).
REVENDICATIONS
I - Commutateur-combinateur électrique caractérisé en ce que des contacts mobiles à doigts pivotants, disposés en rangée sur un axe fixé entre deux platines disposées de part et d'autre d'un socle en matière céramique profilée et se trouvant en face de contacts fixes solidaires du socle, sont sollicités dans le sens de la fermeture par des ressorts, ces dits contacts à doigts pivotant étant dommandés par un arbre à cames isolantes agissant sur des galets solidaires des doigts de contacts dans le sens de l'ouverture; ces contacts fixes et mobiles étant disposées de façon à rendre aisé leur contrôle, leur retouche et leur remplacement; en outre les formes profilées du socle et des cames permettent la réalisa- tion simple d'appareils à circuits multiples.
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MEMORY OF S C R I P T I F filed in support of an application for a PATENT OF INVENTION "ELECTRICAL SWITCH-COMBINATOR WITH PIVOTING FINGER CONTACTS"
The present invention relates to a switch-combiner apparatus, with pivoting finger contacts, making it possible to produce various combinations of electrical circuits such as they are used for adjusting the power absorbed by heating devices, for example. It is obvious that the devices described can also be used for other purposes and in general in all cases where it is desired to carry out, successively or simultaneously, the commissioning, in parallel or in series. , of different circuits.
For the adjustment of the heaters, it has hitherto been preferably used switches with rotary contacts, either of the knife and jaw type, or of the type with segments and pressure contacts. The drawbacks of these constructions are known: in the first case, there may be a decrease in the elasticity of the jaws, @
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hence abnormal heating and premature wear of the contacts; In the second case, the wear of the segments due to multiple ruptures can lead to seizures which can lead to the deterioration of the device.
In all cases, replacing worn contacts is practically impossible or at the very least requires almost complete disassembly of the devices and re-adjustment.
The apparatus which is the object of the present invention is constructed in such a way as to avoid all these defects. The pivoting finger contacts are housed on an axis maintained between two plates fixed and spaced themselves by a body of ceramic material of suitable shape. This base also carries the fixed contacts and the connection terminals to which the pivoting contacts are connected by flexible conductive strips; the finger contacts are biased in the closing direction by springs, shown by way of example by coil springs;
an insulating camshaft, housed in the plates and leading to a control mechanism fixed on one of them, makes it possible to achieve the various combinations of circuits by the action of appropriately shaped cams which lift the finger contacts subjected to the action of the springs or leave them in their closed position; finally, the control mechanism can be designed in such a way that the breaking of the circuits takes place suddenly and independently of the action exerted on the control member.
The accompanying drawing shows by way of example an embodiment of the invention and it has been assumed that a combiner with four contacts.
Fig. I is a cross section of the apparatus, showing a contact in the closed position.
Fig. 2 is a partial cross section of the apparatus showing a contact in the open position.
Fig. 3 shows an elevational view of the device on the contacts side, and also shows the
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mechanism carrying out the sudden and independent breaking of the action exerted on the control member
Fig. 4 shows a front view of the device from the control mechanism side.
Fig. 5 shows a side view of a fixed contact provided with a magnetic blowing device.
Fig. 6 represents a front view of a fixed contact provided with a magnetic blowing device.
Fig. 7 is a side view of a hinged finger contact in the open position.
Fig. 8 is a side view of a hinged finger contact in the closed position.
Fig. 9 represents a front view of the control mechanism carrying out the sudden rupture.
,
Fig. 10 shows a side view of the control mechanism making the sudden rupture.
The apparatus forming the subject of the invention comprises a base (I) against the lateral faces of which are fixed, by rods (4), two plates (2) and (3). Sheets (5) of insulating material intended to insulate the plates (2) and (3) with respect to the external contacts and to avoid direct clamping of these metal plates on the body (I) of ceramic material, are interposed between the latter and the firsto The $ plates (2) and (3) are further connected by a rod (6) coated with an insulating barrel (7) serving as a spacer and can be provided with shouldered rods ( 8) fixed by riveting or another suitable method serving as an element: for fixing the whole apparatus.
The assembly thus formed serves as a support for all the electrical and mechanical elements of the apparatus.
The shape of the base (I) is chosen so that it can be manufactured by wire drawing with a simple additional machining. This process makes it possible to produce in an easy manner and with a minimum of tools bases which can receive any number of contacts.
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This base (I) supports two rows of terminals (9) and (10), the first of which are connected by flexible conductive strips (II) to the movable contacts.
In the apparatus shown in Figures 1, 2, and 3, the four fixed contacts (12) are grouped in pairs, each provided with a terminal (10). It is obvious that the fixed contacts can each receive an individual terminal (10).
The shape of the fixed contacts (12) is such that the latter can be equipped with a magnetic blowing device which will be described later.
The pivoting finger contacts consist of a lever (13) which can be cut out and bent in the shape of a U for example, in the case of low intensity devices or even be a foundry part when 'these are high intensity combiners. This lever (13) has at one end a handle or a bore (14) for. place it on a shaft (15) fitted with an insulating sheath (16) and fixed in the plates (2) and (3).
This arrangement allows the levers (13) a pivoting movement about the axis (15). The lever (13) is provided with a roller (17) which can rotate about an axis (18) and carries at its end a contact finger (19) fixed by riveting or any other suitable process. The flexible conductive strips (II) are extended to the end of the lever (13) carrying the contact finger (19) and bent so as to establish a direct electrical connection between the latter and the terminals (9). A coil spring (20) is provided for each finger contact, comprising the parts (11-13-17-18-19), and urges the latter in the direction dela closing.
These springs are housed in channels (21) provided for this purpose in the base (I) and hooked by a handle (22) to a rod (23) housed in a notch (24) of this base (I).
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The control of the movable contacts can be carried out in a very simple manner by a square central shaft (25) on which profiled cams are wedged, made of insulating material (26). The shape of these cams can be different for each finger contact and therefore allows the most varied combinations to be made. The torque required to move the camshaft from one position to another is reduced because any slippage between cams and contacts is avoided by the action of the rollers (17). The latter, by rolling on the cams, furthermore prevent the surfaces of the latter from being metallized as would happen in the event that the contacts slide directly on the cams.
Figs. 7 and 8 show another construction of the pivoting finger contacts making it possible to reduce the wear of the contacts due to the effects of arcs.
For this purpose, the contact (19) is not rigidly fixed on the lever (13) but on a small tilting bridge (44) which can pivot about an axis (45) housed in the lever (13). One end of the spring (20) is attached to this pànt (44). The flexible connection (II) forming a loop is riveted to the bridge (44) between the latter and the movable contact (19).
Fig. 7 represents the: contacts in the open position. Under the action of the spring (20), the bridge (44) abuts against the lever (13) at point (46). If the cam (26) is turned in the closing direction, the contacts (12-19) come into contact with the points (47); the bridge (44) pivots around its axis (45) as the cam (26) is erased, the contact (19) slides and rolls on the contact (12) until the bridge ( 44) stumbles on the lever (13) at point (49). At this moment, the point of contact between (12) and (19) is at (48) that is to say, far from the points (47) where the rupture occurs.
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The various advantages of the apparatus which is the subject of the present invention are obvious:
I - Accessibility and therefore easy interchangeability of worn contacts. It suffices to remove the pins (15) and (23) to remove the pivoting finger contacts. Contacts (12) and (19) are always accessible and can be checked and even touched up without any dismantling.
2 - Possibility of constructing the most diverse devices by simple addition or removal of contacts, the base (I) and the cams (26) being able to be manufactured by drawing their axial lengths can therefore be chosen at will.
3 - The pressure between fixed and mobile contacts is given by springs at the rate of one per contact. The parts traversed by the current serve only as conductors and the pressure between the contacts is independent of the possible wear of the latter.
4 - The electrical circuits constituted by the terminals- (9), the screws (27), the strips (II), the fingers (19 and 20) and the terminal (10), are arranged in the form of a loop from which results magnetic blowing of the rupture arc formed during the separation of the fingers (19) and (12). The shape of the latter is moreover chosen such as by. -And the addition of small blowing magnets (30) (see fig. 5 and 6) furnished on both sides with insulating screens (28 ) and (29), the first of which serves to reinforce the insulation between neighboring contacts, the second to prevent the arc from touching the magnet (3D). The lower end of the contacts (12) surrounds the magnet (30) in the manner of a coil and produces a transverse field between the lateral wings of the latter.
This improvement is particularly useful for devices intended to cut direct currents or currents of high intensity.
As shown in fig. 10, the device is normally equipped with an integral control handle (31)
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of the shaft (25).
To keep the cams (26) integral with the shaft (25) in determined positions, the latter is provided with a drum (32) (fig. 4), with notches (33) to which correspond rollers (34). ) capable of rotating around the axes (35) which are integral with the levers (36). These can pivot around the pins (37) fixed by riveting or another suitable process in the plate (2).
Under the action of a spring (38) hooked on either side of the ends of the pivoting levers (36), the rollers (34) are housed in the notches (33) of the drum (32) and consequently maintain the shaft (25) in a determined position.
The mechanism shown by way of example in FIG. 4 makes it possible to carry out four positions by any complete hand and this in both directions. It is obvious that this number can be changed by providing on the drum (32) the desired quantity of notches and by shifting or eliminating one of the stop elements constituted by the parts (34) - (35) - ( 36) and (37). One of the spring attachments would then be made by means of a pivot fixed to the plate (2).
By adding an additional device, the mechanism can be completed so as to make the opening movement of the contacts independent of the movement of the handle (31).
According to fig. 9, the handle (31) is loose on the shaft (25) and cannot act. only by means of a driver (38) on a sector (39) integral with the shaft (25) In the rest position, this driver and therefore the lever (31) are maintained in the plane of symmetry of the sector (39) by a torsion spring (40) housed on the shaft (25) and whose ends abut on the one hand on a notch of the sector (39) and on the other hand hold the driver (38) by means of a notch (41) provided on the latter.
By turning the handle (31), the spring (40) is banded
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and after having performed half of the angular travel between two adjacent rest positions of the shaft (25), the notch (41) abuts against one of the jaws (42) of the sector (39).
By continuing the movement, it drives the latter and at the same time the drum (32) which, by moving the rollers (34) apart, binds the spring (38). As soon as the tip (43) exceeds the line connecting the center of the roller (34) with that of the shaft (25), that is to say after having driven the latter by the angular half-stroke between two neighboring rest positions, the movement of the shaft is completed by the action of the spring (38) on the rollers (34) which by rolling in the next notch of the drum (32) communicate to this derhier'un rotatig movement.
The cams (26) being designed so that they lift the pivot finger contacts in the second half of the angular travel only; breakage of the circuits occurs suddenly and independently of the movement of the handle (31).
CLAIMS
I - Electrical switch-combiner characterized in that movable contacts with pivoting fingers, arranged in a row on an axis fixed between two plates arranged on either side of a base in profiled ceramic material and located in front of fixed contacts integral with the base, are urged in the closing direction by springs, these so-called pivoting finger contacts being damaged by an insulating camshaft acting on rollers integral with the contact fingers in the opening direction; these fixed and mobile contacts being arranged so as to make their checking, reworking and replacement easy; furthermore, the profiled shapes of the base and the cams allow the simple realization of multi-circuit devices.
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