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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à 1=appui d'une demande de BREVET d'INVENTION -Société d'Electricité & de Mécanique*
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PROCEDES THOMSON.HOUSTON t VAN den KEROHOVE & CAUL$eSté Ame, à BRUXELLES , PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES à DECHARGE. La présente invention se rapporte aux interrupteurs
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thermostatiques constituée par une lame bi.m6tailique ou wbilamore particulièrement appropriés aux tubes à décharge et ayant pour but de permettre le chauffage d'une ou de plusieurs électrodes d'un tube,
avant application de la tension entre électrodes. On a déjà décrit un dispositif de ce genre dans lequel on utilise une lame bi-métallique telle que la chaleur passe de l'électrode chauffée à
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la lame bl-métallique, en provoquant son incurvation et oonséeuti- vement l'ouverture des contacts, ce qui permet normalement le pas*
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sage du courant dans cette électrode. En marne temps, l'ouverture des contacts permet l'application de la tension aux bornes de cette électrode et d'une seconde électrode, ce qui engendre une varie, tion de tension consécutive à des variations du circuit inducteur.
On a également prévu des moyens particuliers qui limitent le dépita cernent de la lame bi-métallique et permet d'éviter le gauchisse-
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ment de oelle-oit Un objet de l'invention consiste en des dispositifs mécaniques constituant des perfectionnements à ces moyens partiouliera* Par exemple, la lame bi-métallique est conformée de façon telle que lorsqu'elle se courbe sous l'influence de la températures son extrémité libre se reoourbe en arrière vers l'extrémité fixe,
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de telle sorte que la distance entre l'extrémité fixe et 1=eztrémy té libre, au moment de 1 amorçage: constitue un dispositif qui limite le déplacement de la lame bi-métallique.
De plus, la construc- tion de l'interrupteur est considérablement simplifiée, de telle sorte que deux supports isolants suffisent* La lame bi-métallique
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peut être souà6e k l'un de ces supports dont le second agit comme contact fixe et peut être connecté à la ligne d'alimentation.
La lame bi-métallique peut être fabriquée à part, et réglée avant son introduction dans la lampe.Il est préférable, mais non nécessaire, de la placer dans une enveloppe vitée entou-
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itant l'ampoule de la lampe.
L'invention consiste encore en un dispositif à décharge muni d'une lame bi-métallique constituant un interrupteur
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thermique et pourvu d'un support connecté à la ligne dlalimentatim et un autre support connecté à l'électrode a. chauffer. Une extrême té de la lame est fixée à l'un des supports et l'autre extrémité
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disposée de façon à venir en contact avec l'autre support de telle sorte que, lorsque la lame est déformée sous Inaction de la chaleur
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son extrémité libre se recourbe et et6carte du support respectif* hea deux supports sont isolés l'un de l'autre et fixés à une distanoe appropriée en vue de limiter le déplacement de la lame.
On oomprendra mieux les caractéristiques nouvelles
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et les avantages de l'invention en se référant k la description
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suivante et aux dessina qui raccompagnent, donnés simplement à. titre d'exemple non limitatif et dans lesquels ;
La Fig.l est un schéma montrant un mode d'insertion de l'interrupteur dans un conducteur reliant la ligne d'alimentation à l'une des électrodes,
La Fig.2 est une vue de détail mettant en évidence un dispositif de fixation permettant de maintenir le support dans la position appropriée.
Les Fig.3 et 4 sont des vues de détail qui montrent différente modes de maintien des supports.
Bä Fig.5 est une autre vue de détail représentant divers dispositifs de support montés dans la partie aplatie du pied de lampe.
Les Fig.6, 7, 8, 9 et 10 se rapportent à des varian. tes.
Sur la Fig.1, l'un des conducteurs d'alimentation est supposé coupée et les deux supports 2 du tube sont insérés dans la coupure, l'un étant connecté à la ligne et l'autre à l'électrode Un bras de l'interrupteur thermique. en forme d'U, est soudé en 3 à l'un des supports, et l'autre bras comporte un contact 4 prévu de façon à porter sur l'autre support 8 quand l'interrupteur est à la température ordinaire.
Les deux supports sont maintenus rigide- ment à, une distance appropriée par une perle de verre 5 (Fig.3) le montage étant tel que la distance entre le contact 4 et le bras fixe de l'interrupteur constitue le jeu qui limite le déplacement du bras libre lorsque l'interrupteur s'infléchit sous l'influence de son échauffement,,
Dans le dispositif de la Fig.2, les supports 2 sont maintenus en position relative appropriée par une pièce métallique 6, et ils sont isolés l'un de l'autre, ainsi que de la pièce métal- lique, par un élément 7 en matière isolante convenable telle que du mica* Les parois de la pièce métallique sont rapprochées l'une de l'autre par une @is 8 afin de maintenir rigidement les supports à une distance appropriée.
Les supports 2 peuvent être disposés de toute manière appropriée et maintenus en un point quelconque par
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des perles de verre 5 représentées sur les Fig.3 et 4. On peut effectuer de toute manière connue la connexion à l'électrode du tube à décharge et à la ligne d'alimentation.
La Fig.5 représente un dispositif constitué par des supports montés dans la partie aplatie du pied de la lampe 9. Un support 2a est relié à la ligne d'alimentation et à une extrémité de l'électrode à chauffer. Un support 2b est connecté à l'autre extrémité de la même électrode et un troisième support 2c à la li- gne d'alimentation èt à l'autre électrode de la lampe. Un bras de l'interrupteur bi-métallique 1 est fixé au support 2b, et le con- tact 4 porte sur le support 2c, de manière à fermer initialement le circuit. L'interrupteur bi-métallique est disposé de telle sor- te que* lorsque l'électrode à ohauffer a atteint la température voulus, la chaleur se propage à l'interrupteur, ce qui provoque couverture du circuit et l'application de la tension à l'autre électrode (non représentée sur le dessin).
On a constaté qu'il est souvent avantageux d'utili- ser une résistance de contact, quand on chauffe la lame bi-métal- lique et qu'on provoque l'ouverture des contacts. On peut aussi avantageusement utiliser le courant qui traverse la lame et chaut- fe l'électrode. La ohaleur est alors conduite de l'électrode ohauf- fée vers la lame et maintient celle-ci en position d'ouverture.
Il est possible d'imaginer d'autres variantes oa- ractérisées par exemple par l'addition d'une masse bi-métallique dans l'un quelconque des conducteurs, de manière à obtenir diffé- rentes vitesses de propagation de la chaleur d'un point à un au- tre.
Dans le dispositif représenté Fig.2, par exemple$ la pièce de mica agit aussi comme isolant de la chaleur, et par conséquent l'ouverture de la lame est peu affectée par la présence du dispositif métallique de fixation autour du support.Toutefois, quand l'appareil s'est échauffée pendant le fonctionnement de la lampe, on constate que la présence de cette masse de métal augmen- te la durée de fermeture des contacts; l'addition d'une masse métal lique non isolée des supports influe sur la durée d'ouverture et ----tL
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de fermeture du circuit.
Bien que le dispositif soit particulièrement appro- prié au fonctionnement des tubes à décharge, on conçoit qu'il puis- se être utilisé dans tous autres dispositifs où Inaction thermos- tatique peut jouer un rôle.
L'emploi d'une pièce limitant le déplacement de la lame permet d'améliorer et de faciliter le réglage. On peut et- fectuer manuellement ce réglage de telle sorte que les contacts scient très voisins l'un de l'autre. On fait fonctionner l'inter. rupteur à une température supérieure à celle du fonctionnement nor- mal et la lame bi-métallique se recourbe d'elle-même jusqu'à la limite permise par la pièce d'arrêt; à cette température élevée,. elle est suffisamment plastique pour se déformer de telle sorte que, lorsque la lampe se refroidit, les contacts se referment;
il en résulte que pour un écartement donné des supports, pour des dimensions de bilame données et pour une température donnée, la pression de contact peut être telle que l'interrupteur s'ouvrira rigoureusement à la température voulue une fois monté sur la lam- pe et chauffé en fonction de la température d'électrode, Ce dis- positif permet d'éviter des réglages fréquents et assure un fonc- tionnement satifaisant du tube. Le réglage des contacts peut être fait avant ou après l'introduction de l'interrupteur dans la lam- pe, en chauffant la lame dans un tour par exemple. ou encore en effectuant le réglage, après scellement de celle-ci à l'aide d'un courant survolté pendant quelques instants.
A titre de variante, on décrira maintenant le dis- positif représenté Fig.6 et comportant la lame bi-métallique 56 qui, en se recourbant sous l'action de la chaleur, s'écarte du contact 57. Il comporte aussi une autre lame 58 prévue de telle sorte qu'elle se déforme en sens opposé à celui de la lame 56.
A l'extrémité de la lame 58 est connecté le contact 59 portant sur le contact 57. L'action de ce dispositif est telle que la cha- leur apparaissant au contact 57 est conduite par la lame 58 à la lame 56, la lame 58 étant chauffée avant cette dernière, de telle sorte que le contact 57 reste fermé plusu moins énergiquement @
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jusque ce que la ohaleur se soit propagée par la lame 56, qui fléchit plus que la lame 58, la propagation se faisant à partir de l'électrode 61, quand oelle-oi s'échauffe.
On peut placer une petite pièce 60 de métal convenablement ohoisi entre les lames 58 et 56, de manière à assurer le retard voulu de conduction* On con- çoit qu'on puisse prévoir le contact 57 et les lames 58, 60 et 56 de façon que le dispositif fonctionne pour couper le contact en 57 presque complètement sous l'influence de la chaleur qui provient de l'électrode 61, et ne fonctionne par conséquent que lorsque cette électrode aura atteint la température voulue.
Le grand avantage de ce dispositif consiste en ce fait que si la lampe s'éteint et que la tension soit réa@@liquéc quand les oondacts 57 se referment, la petite étincelle ou le petit arc ainsi formé engendre une certaine quantité de chaleur rapidement transmise à la lame 58, qui se courbe de telle sorte que le contact soit solidement maintenu en 57 et reste de ce fait ferné pendant un temps suffisant pour permettre à l'électrode 61 de chauf fer la lame 58; le contact en 57 se rompt quand l'électrode 61 a atteint la température voulue. A oe moment peut s'amorcer la décharge principale de la lampe.
Un dispositif du type décrit est particulièrement avantageux pour les lamepes à vapeur de mercure à haute pression et dont les tensions de fonctionnement sont de l'ordre de 110 volts seulement, mais on conçoit que l'invention puisse être appliquée à d'autres dispositifs dans lesquels un circuit électrique doit être coupé sous l'influence de réchauffement d'un élément apppro- prié. Dans la plupart des cas, la lame bi-métallique est en parfaite liaison thermique avec l'élément chauffé,, et les contacts de l'interrupteur oommandent le chauffage de cet élément.
A titre de variante, on a représenté divers dispo- sitifs dans les Fig. 7 à 10 inclusivement.
Les variantes des Fig.7, 9 et 10 comportent deux supports 70 et 71, par exemple des fils de tungstène solidement maintenus et correctement espaoés par une ou plusieurs perles de verre 72. Ces dispositifs sont tels qu'on peut les monter et en
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effectuer le réglage avant leur introduction dans le circuit du tube. Les pièces de support 70 et 71 comportent des moyens de oon. nexion pour l'interrupteur dans le circuit, et l'une de ces pièces de support peut avantageusement être connectée d'une manière fiexible au tube à décharge, en vue d'éviter tout déréglage en cours de montage.
Sur la Fig.7, un conducteur 63 connecte l'électrode 61 du tube à décharge au support 71 auquel est fixée la partie principale 64 de l'interrupteur bi-métallique. Bans ce cas, au moment où l'électrode 61 est chauffée, la chaleur se transmet à la lame 64 et les contacts do l'interrupteur s'ouvrent en 65.
La lame 56 est disposée de manière à fonctionner en sens inverse de la lame 64 de telle sorte que,lorsque celle-ci est chauffée, elle tend à fermer le contact en 65, mais quand la lame 64 s'échauffe elle-même, son déplacement est plus grand que celui de la lame 66, et il est suffisant pour ouvrir le contact en 65.
Dans les lampea employant des électrodes telles que celles représentées en 61 sur les Fig.6, 7 et 8, les supportshauxquels est fixée la lame bi-métallique, peuvent être connectés à l'extrémité interne de la spirale ou de l'hélice de la cathode.
Avec ce dispositif, quand l'aro se forme, la quasi-totalité de l'hélioe est incandescente et la chaleur est transmise à la partie principale de l'interrupteur bi-métallique, de telle sorte que le dispositif ne cliqueté pas et que si l'hélice vient à se rompre au cours du fonctionnement, la lampe peut encore fonctionner 41une manière satisfaisante par suite de la présence de matière émettrice d'électrons à l'intérieur de l'hélice de tungstène connectée à la ligne d'alimentation, et elle peut même encore s'amorcer du fait de la formation de petits arcs entre les extrémités rompues.
Dans le dispositif des Fig.7 et 9, les pièces de support 70 et 71 limitent le déplacement du contact mobile et évitent comme précédemment le gauchissement excessif des lames bi-métalliques.
La Fig.8 représente.une variante constituée par
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une seule lame bi-métallique dont la forme est telle que la chaleur engendrée au contact en 67 tend à provoquer la fermeture automatique de l'extrémité et assure une fermeture énergique des contact** mais la chaleur provenant de l'électrode 61 du tube à décharge, provoque la déformation de la lame et ouvre le contact en 67.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désir@ pas se limiter à ces formes partioulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même prinoipe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed with 1 = support of an INVENTION PATENT application - Company of Electricity & Mechanics *
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THOMSON.HOUSTON PROCESSES t VAN den KEROHOVE & CAUL $ eSté Ame, BRUSSELS, IMPROVEMENTS TO DISCHARGE TUBES. The present invention relates to switches
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thermostatic formed by a bi.m6tailique or wbilamore blade particularly suitable for discharge tubes and intended to allow the heating of one or more electrodes of a tube,
before application of the voltage between electrodes. A device of this type has already been described in which a bi-metallic blade is used such that the heat passes from the heated electrode to
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the bl-metallic blade, causing it to bend and oonséeuti- tely the opening of the contacts, which normally allows the step *
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wise of the current in this electrode. In time, the opening of the contacts allows the application of the voltage at the terminals of this electrode and of a second electrode, which generates a voltage variation resulting from variations in the inductor circuit.
Special means have also been provided which limit the depita encernent of the bi-metallic blade and make it possible to avoid warping.
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ment de oelle-oit An object of the invention consists of mechanical devices constituting improvements to these means partiouliera * For example, the bi-metallic blade is shaped such that when it bends under the influence of temperature its free end curls back towards the fixed end,
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so that the distance between the fixed end and 1 = free eztrémy té, at the time of 1 priming: constitutes a device which limits the movement of the bi-metallic blade.
In addition, the construction of the switch is considerably simplified, so that two insulating supports are sufficient * The bi-metallic blade
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one of these supports can be attached, the second of which acts as a fixed contact and can be connected to the supply line.
The bi-metallic blade can be made separately, and adjusted before it is inserted into the lamp. It is preferable, but not necessary, to place it in a glazed envelope surrounded by
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igniting the bulb of the lamp.
The invention also consists of a discharge device provided with a bi-metallic blade constituting a switch.
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thermal and provided with a support connected to the power supply line and another support connected to the electrode a. heat. One end of the blade is attached to one of the brackets and the other end
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arranged so as to come into contact with the other support such that when the blade is deformed under the inaction of heat
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its free end bends and et6carte of the respective support * hea two supports are isolated from each other and fixed at an appropriate distance in order to limit the displacement of the blade.
We will better understand the new characteristics
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and the advantages of the invention with reference to the description
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following and to the accompanying drawings, simply given to. by way of nonlimiting example and in which;
Fig.l is a diagram showing a mode of insertion of the switch in a conductor connecting the supply line to one of the electrodes,
Fig.2 is a detail view showing a fixing device for keeping the support in the appropriate position.
Figs. 3 and 4 are detail views which show different ways of holding the supports.
Bä Fig. 5 is another detail view showing various support devices mounted in the flattened part of the lamp base.
Figs. 6, 7, 8, 9 and 10 relate to varian. your.
In Fig. 1, one of the supply conductors is assumed to be cut and the two supports 2 of the tube are inserted into the cut, one being connected to the line and the other to the electrode An arm of the thermal switch. U-shaped, is welded in 3 to one of the supports, and the other arm has a contact 4 provided so as to bear on the other support 8 when the switch is at room temperature.
The two supports are held rigidly at a suitable distance by a glass bead 5 (Fig. 3) the assembly being such that the distance between the contact 4 and the fixed arm of the switch constitutes the play which limits the displacement. of the free arm when the switch bends under the influence of its heating,
In the device of Fig. 2, the supports 2 are held in an appropriate relative position by a metal part 6, and they are isolated from each other, as well as from the metal part, by an element 7 in suitable insulating material such as mica * The walls of the metal part are brought together by a @is 8 in order to rigidly maintain the supports at a suitable distance.
The supports 2 can be arranged in any suitable manner and held at any point by
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glass beads 5 shown in Figs. 3 and 4. The connection to the electrode of the discharge tube and to the supply line can be made in any known manner.
Fig.5 shows a device consisting of supports mounted in the flattened part of the base of the lamp 9. A support 2a is connected to the supply line and to one end of the electrode to be heated. A support 2b is connected to the other end of the same electrode and a third support 2c to the supply line and to the other electrode of the lamp. An arm of the bi-metallic switch 1 is fixed to the support 2b, and the contact 4 bears on the support 2c, so as to initially close the circuit. The bi-metallic switch is arranged in such a way that * when the electrode to be heated has reached the desired temperature, the heat propagates to the switch, which causes the circuit to be covered and the voltage applied to it. the other electrode (not shown in the drawing).
It has been found that it is often advantageous to use a contact resistance when heating the bi-metal blade and causing the contacts to open. It is also advantageously possible to use the current which passes through the blade and heats the electrode. The heat is then conducted from the heated electrode towards the blade and maintains the latter in the open position.
It is possible to imagine other variants characterized for example by the addition of a bi-metallic mass in any one of the conductors, so as to obtain different speeds of propagation of the heat of a point to another.
In the device shown in Fig. 2, for example $ the piece of mica also acts as a heat insulator, and therefore the opening of the blade is little affected by the presence of the metal fixing device around the support. the apparatus has heated up during the operation of the lamp, it is noted that the presence of this mass of metal increases the duration of the contact closure; the addition of an uninsulated metal mass from the supports influences the opening time and ---- tL
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circuit closure.
Although the device is particularly suitable for the operation of discharge tubes, it will be appreciated that it can be used in all other devices where thermostatic inaction may play a role.
The use of a part limiting the movement of the blade makes it possible to improve and facilitate the adjustment. This adjustment can be made manually so that the contacts are very close to each other. We operate the inter. breaker at a temperature higher than that of normal operation and the bi-metallic blade curls itself up to the limit allowed by the stopper; at this high temperature ,. it is sufficiently plastic to deform such that, when the lamp cools, the contacts close again;
it follows that for a given spacing of the supports, for given bimetal dimensions and for a given temperature, the contact pressure can be such that the switch will open rigorously at the desired temperature once mounted on the lamp. and heated as a function of the electrode temperature. This device makes it possible to avoid frequent adjustments and ensures satisfactory operation of the tube. The adjustment of the contacts can be made before or after the introduction of the switch in the lamp, by heating the blade in one turn for example. or again by adjusting, after sealing the latter using a boosted current for a few moments.
As a variant, the device shown in FIG. 6 will now be described and comprising the bi-metallic blade 56 which, by bending under the action of heat, moves away from the contact 57. It also comprises another blade. 58 provided so that it deforms in the opposite direction to that of the blade 56.
At the end of the blade 58 is connected the contact 59 bearing on the contact 57. The action of this device is such that the heat appearing at the contact 57 is conducted by the blade 58 to the blade 56, the blade 58 being heated before the latter, so that contact 57 remains closed more or less energetically @
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until the heat has propagated through the blade 56, which flexes more than the blade 58, propagating from the electrode 61, as it heats up.
A small piece 60 of suitably chosen metal can be placed between the plates 58 and 56, so as to ensure the desired delay in conduction. It is conceivable that the contact 57 and the plates 58, 60 and 56 can be provided so that the device operates to cut off the contact at 57 almost completely under the influence of the heat which comes from the electrode 61, and therefore only operates when this electrode has reached the desired temperature.
The great advantage of this device consists in the fact that if the lamp goes out and the voltage is reactivated when the oondacts 57 close again, the small spark or the small arc thus formed generates a certain quantity of heat which is rapidly transmitted. to the blade 58, which curves so that the contact is securely held at 57 and thereby remains locked for a sufficient time to allow the electrode 61 to heat the blade 58; the contact at 57 breaks when the electrode 61 has reached the desired temperature. At this moment the main discharge of the lamp can begin.
A device of the type described is particularly advantageous for high pressure mercury vapor blades and whose operating voltages are of the order of only 110 volts, but it is understood that the invention can be applied to other devices in which an electric circuit must be cut under the influence of heating of a suitable element. In most cases, the bi-metallic blade is in perfect thermal connection with the heated element, and the contacts of the switch control the heating of this element.
As an alternative, various devices have been shown in FIGS. 7 to 10 inclusive.
The variants of Figs. 7, 9 and 10 include two supports 70 and 71, for example tungsten threads securely held and correctly spaced by one or more glass beads 72. These devices are such that they can be mounted and made of
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carry out the adjustment before their introduction into the tube circuit. The support pieces 70 and 71 include oon means. connection for the switch in the circuit, and one of these support parts can advantageously be connected in a fiexible manner to the discharge tube, in order to avoid any maladjustment during assembly.
In Fig. 7, a conductor 63 connects the electrode 61 of the discharge tube to the support 71 to which the main part 64 of the bi-metallic switch is fixed. In this case, when the electrode 61 is heated, the heat is transmitted to the blade 64 and the contacts of the switch open at 65.
The blade 56 is arranged to operate in the opposite direction to the blade 64 so that when the latter is heated it tends to close the contact at 65, but when the blade 64 heats up itself its displacement is greater than that of the blade 66, and it is sufficient to open the contact at 65.
In lamps employing electrodes such as those shown at 61 in Figs. 6, 7 and 8, the supports to which the bi-metallic blade is fixed, can be connected to the inner end of the spiral or the helix of the cathode.
With this device, when the aro is formed, almost all of the helioe is glowing and the heat is transmitted to the main part of the bi-metallic switch, so that the device does not rattle and if the propeller breaks during operation, the lamp may still operate satisfactorily due to the presence of electron emitting material within the tungsten propeller connected to the power line, and it may even still start due to the formation of small arcs between the broken ends.
In the device of FIGS. 7 and 9, the support pieces 70 and 71 limit the movement of the movable contact and, as before, avoid excessive warping of the bi-metallic blades.
Fig. 8 represents a variant consisting of
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a single bi-metallic strip, the shape of which is such that the heat generated on contact at 67 tends to cause the automatic closing of the end and ensures an energetic closing of the contacts ** but the heat coming from the electrode 61 of the tube to discharges, causes the deformation of the blade and opens the contact at 67.
Although several embodiments of the invention have been represented and described, it is obvious that we do not wish to be limited to these partial forms, given simply by way of example and without any restrictive character and that consequently all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would come within the scope of the invention as they do.