BE464472A - - Google Patents

Description

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  "PERFECTIONNEMENTS AUX COUPE-CIRCUITS ELECTRIQUES" 
La présente invention concerne des coupe-circuits électriques, et plus particulièrement le type de court-circuit décrit au brevet anglais   N 499816   qui comprend une couche métallique, laquelle est de préférence tellement mince que la formation d'un arc la détruit pour moins que le courant nécessaire en vue de la rupture de celle-ci. 



   Dans les coupe-circuits électriques du genre décrit dans ce brevet antérieur, bien que la pellicule soit détruite à une température qui,est inférieure au point de fusion (à cause de la tension provoquée dans la surface de la pellicule), la difficulté suivante peut se présenter dans certains cas: L'élévation de température nécessaire pour la destruction initiale de la pellicule est naturellement appliquée également au support. 



  La résistivite normalement élevée du support est ainsi abaissée et il prend une légère conductibilité. En fait, si du verre ordinaire est employé par exemple pour le support (possédant un coefficient de température négatif élevé) il peut se faire que l'interrupteur ne s'ouvre pas parce que, tandis que la couche métallique est détruite, la surface supportant celle-ci devient conductrice dans une mesure accrue. Naturellement, la vitesse d'accroissement du courant à interrompre est un grand facteur déterminant. Si ce courant s'élève très brusquement on ne   ren-   contre pas de difficultés de ce genre parce qu'il n'y a pas un temps suffisant pour donner une quantité dangereuse de chaleur au support. 



   Cette difficulté a été surmontée dans certaines formes de réalisation du brevet antérieur par l'introduction d'un rétrécissement dans la couche conductrice, ce qui limite   l'en-   droit de destruction thermique et limite de façon correspondante la surface de conductibilité accrue du support. En outre de ceci, on a choisi une matière pour le support ayant un faible coefficient de température, par exemple l'alumine ou le mica. Ces deux principes rendent possible la production d'un coupe-circuit qui fonctionne avec une marge considérable de sécurité même si le courant de défaut s'élève très lentement, par exemple en plusieurs minutes. 



   Une autre difficulté a toutefois été rencontrée avec des coupe-circuits du genre décrit dans le brevet antérieur, savoir que la vitesse de rupture, comme dans le cas de tous les dispositifs actionnés thermiquement, est relativement basse tandis qu'une vitesse de rupture élevée est de la plus grande importance particulièrement lorsque le courant de défaut s'élève 

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 très rapidement   ;,arc   qu'il est alors désirable d'interrompre le circuit avant que le courant prenne une valeur dangereuse. 



   Le but de   l' i nvention   est de fournir un coupe-circuit perfectionné du genre spécifié dans lequel on a   remédLé   aux inconvénients mentionnés et la vitesse de rupture est aug-   mentée.   



   En vue d'augmenter la vitesse de rupture et comme aide supplémentaire pour surmonter la difficulté mentionnée   résul-   tant de ce que le support devient conducteur, on a créé maintenant la méthode suivante: Le trajet sensiblement rectiligne de la couche conductrice est interrompu par un petit intervalle et cet intervalle est pourvu d'un trajet en détournement, de préférence de résistance relativement élevée. Le courant normalement petit s'écoule naturellement par le trajet en détournement parce que la chute de voltage en travers de celui-ci est insuffisante pour percer l'intervalle. Si le courant s'élève, la chute de potentiel en travers du trajet en détournement s'élève également, dans certaine de plusieurs fois,parce que la tempéra/tare du trajet en détournement a'élève.

   Le trajet en détournement peut etre détruit ou non par la chaleur. Si la chute de voltage est insuffisante l'intervalle est percé et la pellicule sur la partie froide du support est rapidement détruite par la formation d'un arc, Le percement de petits intervalles est non seulement favorisa par la chute de voltage dans le trajet en détournement, mais également par la tendance naturelle d'un courant électrique à suivre un trajet rectiligne. La forec électromagnétique (produite dans le trajet en détournement) augmente avec le courant et contribue donc provoquer un percement de l'intervalle,   parfojs  sans la perte de temps nécessaire pour la destruction thermique du rétrécissement. C'est le cas spécialement lorsque le courant s'élève très rapidement, e'est-àdire lorsqu'une interruption rapide est des plus désirables. 



  Le temps de fonctionnement peut être réduit davantage par l'introduction deplusieurs intervalles et trajets en détournement. On produit ainsi plusieurs centres où la destruction ionique de la pellicule commence jusqu'à   c-   qu'une longueur totale telle de la pellicule soit détruite que la décharge s'éteint. 



   Le trajet en détournement peut prendra la. forme d'une couche conductrice semblable à celle du trajet rectiligne et un rétrécissement peut être prévu, mais pas nécessairement, dans ce trajet pour donner une résistance élevée. 



   Pour que l'invention puisse être plus clairement comprise, un certain nombre de coupe-circuits conformes à celle-ci vont être   décrias   avec référence aux dessins annexés dans les-quels:
La   fig.l   est une coupe verticale d'un coupe-cirouit suivantl'invention,   montrant:  la construction générale de celuici. 



   La   fig.2   est un plan du coupe-circuit proprement dit et de son support,,
La fig.3 est une vue à plus grosse échelle de la partie du coupe-circuit proprement   dit   où le percement se produit. 



   La fig.4 est une vue semblable à la fig.3 d'une forme modifiée de la partie du coupe-circuit proprement dit où le percement se produit. 



   La fig.5 est une vue semblable à la   fig.3     d'une   autre forme modifiée de la partie du coupe-circuit proprement dit où le percement se produit. 

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   La fig.6 est une vue semblable à la fig.3 d'une autre forme modifiée de la partie du coupe-circuit proprement dit   où   le percement se produit. 



   La fig.7 est un plan de la partie du coupe-circuit propre- ment dit où le percement se produit ainsi que d'une partie du support et de l'enveloppe, montrant une forme différente de trajet en détournement. 



   La fig.8 est une vue semblable à la fig.7 d'une légère variante, 
La   fig.9   est une vue semblable à la   fig.7   d'une autre modification légère. 



   La   fig.10   est une vue semblable à la   fig.7   d'une autre variante, 
Si l'on se reporte d'abord à la   fig.l,   le coupe-circuit comprend une mince couche 1 de métal montée sur un support iso- lant 2 de la manière décrite au brevet anglais antérieur ? 499816. Comme on l'a décrit danà ce brevet, cette couche l.et le support 2 sont enfermés dans une enveloppe comprenant un tu- be de verre 3 dont les extrémités sont fermées au moyen de cha- peaux métalliques 4 à travers lesquels les connexions extérieu- res sont établies.

   Les connexions entre les extrémités de la couche 1 et les chapeaux 4 sont établies par des fils métalli- ques 5 reliés au moyen de soudure 6 à des couches plus épais- ses 7 déposées sur l'extrémité de la couche 1, les fils étant reliés également à ces chapeaux d'extrémité d'une manière ap- propriée quelconque. Ces fils 5 forment également le moyen de retenue du support 2 en place, la résistance mécanique de la connexion de ces fils au support étant augmentée au moyen de soudure 8, le tout comme on l'a décrit au brevet antérieur mentionné. L'enveloppe est remplie de sable 8a, comme dans la spécification antérieure. 



   Dans la disposition représentée à la fig.2 l'intervalle et le trajet de détournement sont produits très simplement de la manière suivante: Le trajet normalement rectiligne et à cô- tés parallèles que la couche conductrice 1 suit entre les point a et b est élargi par une courte branche 9 de largeur double ou plus grande s'étendant latéralement d'un côté seulement. 



  Tout le trajet 1 et la branche 9 sont alors séparés en 10 par grattage de la couche métallique finie au moyen d'une aiguille, le grattage traversant complètement le trajet normal 1 et se continuant à peu près jusqu'à l'extrémité de la branche 9, l'extrémité étant laissée intacte pour former un rétrécisse- ment 11 dans le trajet de détournement. Lorsque le courant normal faible circule dans le coupe-circuit, il passe par le trajet de détournement continu, par ce rétrécissement 11 qui est de pr4férence tellement étroit qu'il a une résistance re-   lati.vement élevée. Si le courant s'élève, la chute de potentiel dans le trajet de détournement s'élève également, dans   certains cas dans un rapport plus élevé par suite de l'augmen- tation de température du trajet de détournement.

   Lorsque le courant s'élève à la valeur de rupture, il peut y avoir ou non le temps nécessaire pour que le trajet de détournement en 11 soit détruit par la chaleur. S'il est détruit par la chaleur, un arc se produit immédiatement en travers de l'intervalle formé par le grattage 10 et la pellicule 1 est détruite sur la partie froide du support 2.

   S'il n'y a pas le temps nécessaire pour la destruction du trajet de détournement par la chaleur, la chute de potentiel en travers de celui-ci devient tellement grande qu'encore une fois l'arc se produit en travers de l'in- tervalle et la pellicule 1 est détruite avec une grande 

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 rapidité sur la partie fcoide du support 2. il va de soi que le   rétrécissement   pourrait être établi de façon qu'il me soit pas destiné à tire rompu par la chaleur, le premier percement ce faisant toujours en travers de l'intervalle. En tout cas,   l'intervalle   assure la, rapidité de la rupture sur une partie froide du support. 



   On remarquera que le percement en travers de l'intervalle est favorisé non seulement par la chute de voltage dans le trajet de détournement mais aussi par la tendance naturelle d'un courant électrique à poursuivre un trajet en ligne droite, La force électromagnétique produite dans le trajet de détournement augmente avec le courant et contribue donc à produire un percement dans l'intervalle, quelquefois, comme on l'a indiqué, sans destruction thermique du rétrécissement. La largeur du rétrécissement 11 détermine naturellement la capacité de rupture. De cette manière le rétrécissement devient très court et l'énergie thermique dissipée très petite.

   Les dimensions peuvent être choisies à volonté,   l'intervalle   10 en travers des trajets rectilignes doit être suffisamment petit pour   'être   percé facilement par de petits voltages. On a obtenu des résultats très favorables avec un intervalle de 0,004 pouce mais on n'est aucunement limité à cette dimension. La forme ci-dessus indiquée est un simple exemple; il y a de nombreux moyens de produire un coupe-circuit suivant la présente invention. 



   Par exemple dans la disposition décrite ci-dessus, en vue d'accélérer davantage la rupture, deux autres grattages 12 peuvent être prévus dans chaque extrémité du trajet en détournement, comme le montrent les   fig.4   et 5, ces grattages s'étendant dans la branche 9 a son point de jonction avec le trajet vertical 1 et s'étendant à peu près jusqu'au   rattage   initial 10. Ces grattages supplémentaires 12 peuvent etre parallèles au trajet principal comme à la fig.4 ou sous un angle par rapport au trajet principal 1, comme le montre la fig.5. A cause de ces grattages 12, l'accès au détournement est interrompu plus tôt.

   Les deux rétrécissements supplémentaires 13   résul-   tant des deux grattages 12 seront plus larges (mais pas nécessairement) que le rétrécissement original 11 résultant du grattage original. 



   Une autre variante suivant la présente invention est la suivante: On remarquera que dans les dispositions décrites cidessus les deux branches du trajet en détournement de chaque   coté   du grattage principal 10 constituent un condensateur. Ce condensateur est shunté par la résistance constituée par le rétrécissement mais néanmoins, l'énergie   emmagasinée   dans ce condensateur contribuera au percement de l'intervalle dans le trajet principal, spécialement après que le rétrécissement a été détruit   thermiquement.   Dans certains cas par conséquent, il est désirable d'augmenter la capacité de ce condensateur en conformant spécialement à cet effet le trajet en détournement.

   Par exemple comme le montre la fig. 6, le branchement ou l'élargissement   d'un   coté du trajet principal 1 peut prendre la forme d'un élargissement rectangulaire 9a, s'étendant sur une longueur considérable le long du trajet principal et ayant une largeur de deux à trois fois celle du trajet principal. 



  Le grattage 10a traversant le trajet principal 1 s'étend alors sur une petite distance dans l'élargissement 9a, où il rejoint à angle droit une branche d'un grattage 14 allongé en forme d'U dontdeux extrémités s'approchent d'une extrémitéde   l'élar-   gissement 9a et   dont   la partie de liaison s'approche de l'autre 

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 extrémité. Un troisième grattage 15 s'étend à mi-distance entre les branches de l'U à partir d'un point très voisin de la partie de liaison, complètement jusqu'à l'extrémité éloignée de l'élargissement 9a et des grattages 12a séparent l'élargissement 9a du trajet principal 1 jusqu'à des points voisins du grattage principal 10a.

   Avec cette disposition, le petit jeu lla entre l'extrémité du grattage 15 et la partie de liaison du grattage 14 en forme d'U constitue un rétrécissement dans le trajet en détournement et l'on voit que ce trajet   lui-même   est tortueux et que la dapacité entre ces deux branches est fortement augmentée. Le fonctionnement est comme précédemment: Lorsque, avec ou sans destruction thermique du rétrécissement en 11a, la chute de voltage en travers de ce rétrécissement devient trop élevée, un arc se produit en travers de 10a et la pellicule est détruite rapidement sur une partie froide du support. 



   On remarquera qu'il y   a. de   nombreuses manières d'obtenir la capacité accrue entre les branches du trajet en détournement. 



   Les fig.7, 8,9 et 10 montrent des dispositions dans lesquelles le trajet en détournement ne consiste pas en une couche métallique mince mais est fait comme un circuit   séparé.   



  Ainsi à la fig.7 le trajet en détournement est constitué par une résistance 16. Le trajet principal 1 est. pourvu d'un grattage lOb ayant environ la même largeur que les grattages précédents 10 et 10a et qu'i sépare complètement ce trajet   princi-   pal. Des deux côtés de ce grattage, le trajet forme des branches inclinées vers l'arrière 17 et les extrémités de ces branches sont reliées aux extrémités de la résistance.16 par des couches plus épaisses 18 et de la soudure 19, de la même manière que les fils 5 sont reliés aux extrémit4s de la couche 1 comme on l'a représenté aux fig. 1 et 2.

   Dans le cas de cette figure, il n'y aura évidemment jamais de destruction thermique du coupe-circuit, mais la destruction initiale aura toujours lieu par formation d'un arc en travers de l'intervalle lOb du trajet principal 1, le support 2 restant froid. 'Si on le désire, la résistance 16 du trajet en détournement pourrait 'être rendue variable comme 16a à la fig.8 et la matière de résistance choisie pourrait avoir un coefficient de température élevé en vue de contribuer au percement de   l'intervalle.   



   Aux   fig.7   et 8, les résistances 16 et 16a sont représentées respectivement à l'extérieur du tube 3 formant le réceptacle du coupe-circuit. Si on le désire, la résistance peut être à l'intérieur de ce réceptacle comme 16b à la   fig.9,   Sur toutes les figures 7, 8 et 9, on a représenté des grattages 12a correspondant au grattage 12 de la fig.5
La fig.10 montre une disposition dans laquelle le trajet en détournement est constitué par un condensateur 20 au lieu de la résistance 16 de la fig.7. Un condensateur ne peut évidemment 'être employé que lorsque le coupe-circuit est destiné à être employé avec du courant alternatif. A part cela, le fonctionnement est exactement le même qu'aux fige 7,8 et 9. 



   En bref, le trajet en détournement peut être constitué par n'importe quel circuit qui provoque le percement de l'intervalle pour la valeur requise du courant. 



   Il est à remarquer que si or: le désire, on peut prévoir plusieurs intervalles et plusieurs trajets en détournement en différents endroits le long de la couche principale 1. Comme on l'a indiqué précédemment, ceci diminue encore le temps de fonctionnement en fournissant différents centres où la destruction ionique de la pellicule   commence.   

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   On remarquera à la   fig.2   que la pellicule principale 1 suit un trajet en zig-zag ou tortueux. Ceci estréalise sim-   plement   pour que sa résistance soit élevée sans que la longueur   générale   du   coup#.-circuit   dans son ensemble soit   excessive.   



   On voit que suivant la présente invention, il est es- sentiel d'interromprela couche conductrice 1 plus ou   moine   rectiligreen un ou plusieurs endroits par intervalle 10a, 105 et de surmonter cet intervalle d'un pont formé par un tra-   et en détournement. Le trajet en détournement ne doit pas être dans le même plan que le conducteur principal et s'il   n'en est pas   ainsi,   ceci augmente encore la tendance à la pro- duction d'un percement, particulièrement avec un courant s'é- levant rapidement. Par exemple dans le cas où le trajet en dé- tournement a la forme d'une couche mince de même que le trajet principal (comme aux fig., 1 à 6) la base peut prendre la forme d'une tige cylindrique de telle sorte que le trajet endétour- nement sera hors du plan du trajet principal. 



   Une autre condition est que, comme dans le brevet anté- rieur précédemment mentionné, la couche conductrice 1 soit de   préférence   suffisamment mince pour être détruite par l'arc d' un courant plus petit que le courant qui est transporté avec sécurité si la couche n'est interrompue nulle part. Ainsi, si la pellicule 1 est rompue accidentellement par corrosion ou par des moyens mécaniques tels que la vibration ou un choc, toute formation d'un arc en travers de ces interruptions acci- dentelles détruit instantanément la pellicule au lieu de pro- duire lentement de la chaleur et de provoquer éventuellement des explosions dangerouses. 



   On a spécifié dans le brevet antérieur qu'aucune   matiè-   re organique ne doit être combiner à la couche 1. On a trouvé qu'avec une disposition suivant la présente invention, la cou- che 1 peut être protégée par   enduisage   au moyen d'un vernis. 



  La couche de vernis est interposée entre la pellicule métal- lique 1, et le sable 8a qui 'l'entoure mais il ne doit pas y avoir de vernis entre la pellicule et le support 2 et le sup- port   lui-mme   sera de préférence en une matière inorganique, comme on l'a décrit au brevet antérieur. 



   La couche 1 peut être produite de la même manière que dans le brevet antérieur et sous d'autres rapports la disposi- tion peut être la même que dans le brevet antérieur. 



   R E V E N D I C A   T 1 0 N   S 
1. Un coupe-circuit électrique du type qui comprend une mince couche métallique sur un support, dans lequel le trajet de cette couche est interrompu par un petit intervalle et un trajet en détournement est prévu en travers de cet intervalle, l'intervalle étant suffisamment petit pour que lors d'un ac- croissement de courant, un arc se produise en travers de 1' intervalle, par suite de la chute de potentiel dans celui-ci, ce qui détruit rapidement la couche et interrompt le circuit.

Claims (1)

1. 2, Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 1, dans lequel l'arc en travers de l'intervalle est destiné à se produire sans que le trajet en détournement soit détruit thermiquement, 5. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel le trajet en détournement dans lequel de la chaleur est produite est suffisamment écarté de l'interval- le dans la partie principale de la couche pour permettre au support de rester froid dans la région de l'intervalle, 4.

   Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche elle- <Desc/Clms Page number 7> même est suffisamment mince pour que l'arc la détruise pour moins que le courant de rupture de sorte que tout arc en travers d'une interruption de la couche, provoquée accidentellement par corrosion ou par des moyens mécaniques, détruit la couche et empêche la continuation de l'arc formé.

   5. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le support est en une matière inorganique.

   6. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le trajet en détournement a la forme d'une couche métallique semblable à celle du trajet principal.

   7. Un coupe-circuit électrique suivant la revendications 6, dans lequel le trajet en détournement est pourvu d'un rétrécissement pour augmenter sa résistance.

   8. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 7, dans lequel le trajet en détournement s'obtient par le fait qu'on munit le trajet normal de la couche d'un élargissement sur un côté et qu'on sépare ce trajet normal et l'élargissement au moyen d'un intervalle traversant le trajet normal et traversant également l'élargissement à part un collet étroit, l'élargissement formant ainsi le trajet en détournement et le collet étroit formant le rétrécissement.

   9. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 8, dans lequel deux autres intervalles sont prévus dans l'élargissement à son point de jonction avec le trajet principal et s'étendent à peu près jusqu'à l'intervalle indiqué à la revendication 7.

   10. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 8 ou 9, dans lequel cet intervalle suit, dans sa partie comprise dans l'élargissement, un trajet irrégulier ou'tortueux, ce qui augmente la capacité du condensateur constitué par les deux branches du trajet en détournement.

   11. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 10, dans lequel l'intervalle est en deux parties, savoir: une première partie qui, sur des portions de son étendue, suit un trajet en forme d'U, et une seconde partie qui s'étend entre les branches de l'U de la première partie, le rétrécissement étant formé entre l'extrémité de la seconde partie et la branche de liaison de l'U.

   12. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le trajet en détournementqest constitué par unerésistance séparée montée en travers de l'intervalle.

   13. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 12, dans lequel cette résistance est variable.

   14. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication 12 ou 13, dans lequel la résistance s'étend à l'extérieur de l'enveloppe du coupe-circuit.

   15. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, et dans lequel le coupe-circuit est destiné à l'usage avec du courant alternatif, le trajet en détournement étant constitué par un condensateur monté en tra- .vers de l'intervalle.

   16. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications 12 à 15, dans lequel des deux côtés de l'intervalle le trajet est formé avec des branches inclinées vers l'arrière, en travers des extrémités desquelles on a monté la résistance ou le condensateur.

   17. Un coupe-circuit électrique suivant la revendication <Desc/Clms Page number 8> 16, dans lequel on a prévu deux autres intervalles traversant ces branches en leur point de jonction avec le trajet princi- pal et s'étendant presque jusqu'à l'intervalle principal.

   18. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les intervalles sont de l'ordre de 0,004 pouce.

   19. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les intervalles sont formés par grattage de la couche au moyen d'une aiguille.

   20. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel plusieurs intervalles et trajets en détournement sont prévus suivant la longueur du trajet principal de la couche.

   21. Un coupe-circuit électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche principale suit un trajet -tortueux de telle sorte que sa résistance est augmentée sans que les dimensions générales du coupe-circuit soient élevées à l'excès.

   22, Un coupe-circuit électrique, en substance tel qu'il est décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexes.