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THERMOSTAT A COLONNE LIQUIDE ET SON PROCEDE DE FABRI-
CATION.-
La présente invention est relative aux thermostats du type à colon- ne de mercure dans lesquels un fil de contact électrique traverse la paroi du tube de thermostat pour venir toucher la colonne de mercure,
Dans un thermostat de ce type général, l'invention a pour but prin- cipal de réaliser une disposition nouvelle et perfectionnée du fil de contact électrique, de manière à assurer, avec la colonne de mercure, un contact plus sur que celui qu'on obtient d'habitude dans les thermostats fabriqués et uti- lises antérieurement.
Jusqu'alors il était de pratique courante de disposer le fil de con- tact électrique dans la paroi en verre du tube du thermostat de façon que ce fil s'étende radialement vers l'extérieur à partir de la paroi intérieure du conduit central du tube, mais cette position du fil de contact donne lieu à des difficultés diverses, à la fois dans la fabrication du thermostat et dans, son fonctionnement. Ces difficultés de fonctionnement sont dues, dans une grande mesure, aux imperfections de fabrication du thermostats Par exemple, le tube de verre est généralement coupé, comme celà est envisagé dans la pré- sente invention, pour pouvoir y introduire le fil dont l'extrémité est placée au ras de l'intérieur de la paroi du conduit central du tube.
Toutefois, il est extrémement difficile de maintenir l'extrémité de ce fil en position con- venable par rapport à la surface intérieure du tube, étant donné qu'il n'est maintenu en position qu'à une extrémité et par la pression des éléments de tube préalablement tronçonnés tandis que le tube est chauffé pour l'amener à l'état plastique de manière à réunir les dits tronçons. Avec cet ancien mode de fabrication, il n'est pas possible de régler le déplacement du verre au- tour du fil de contact, lequel est en platine et de très petit diamètre. En conséquence, le verre fondu est fréquemment comprimé autour de l'extrémité du fil en isolant son extrémité par rapport à la colonne de mercure du thermostat ou en réduisant sensiblement sa surface de contact.
Dans certains cas, le fil fait saillie dans le conduit du tube du thermostat en réduisant de façon gê- nante sa surface transversale et, du fait de l'extrémité épanouie du fil et
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de sa positionen travers du conduit central du tube;, il retarde les dépla- cements de la colonne de mercure.
L'extrémité épanouie du fil, provoquée par son sectionnement, a tendance à restreindre le contact initial avec la colon- ne de mercure étant donné que le verre fondu coule parfois par dessus l'extré- mité du fil ayant une forme en coin due au cisaillement
Suivant la présente invention, le tube en verre du thermostat est coupé à l'emplacement désiré pour y introduire le fil de contact et, au lieu de n'arriver que jusqu'à la surface du conduit central, ce fil s'étend en to- talité en travers du tube, suivant une ligne qui coupe la circonférence du con- duit central sur un côté de celui-ci, de telle sorte qu'une surface latérale lisse du fil pénétre dans le conduit central, à une profondeur sensiblement égale à environ un huitième du diamètre du fil.
Dans cette position, le fil de contact réduit le conduit central du tube, mais sa surface lisse ne retarde pas le déplacement du mercure dans la partie réduite du conduit. Cette dispo- sition du fil par rapport au conduit central du tube de verre expose une sur- face découverte du fil au contact de la colonne de mercure du thermostat sen- siblement plus grande qu'on ne peut en général l'obtenir lorsque le fil de contact est disposé de façon qu'une surface d'extrémité vienne sur la surface intérieure du tube de verreo La surface latérale lisse du fil, étant de plus grande superficie que celle de l'extrémité de ce fil contribue à produire, pendant la fabrication du thermostat un phénomène, grâce auquel, la colonne de mercure, lorsqu'on la chauffe à une température choisie,
correspondant à une température désirée de réglage du thermostat, peut être rapidement et exac- tement séparée sur le fil de contact en inclinant l'extrémité supérieure du tube dans un sens permettant d'enlever du conduit central le mercure en excès.
On a constaté que, dans la plupart des cas, la colonne de mercure se divise exactement sur ce fil de contact. Il semble que le fil découpe la colonne de mercure de façon uniforme sur la surface réduite de l'alésage du tube et ré- duit également la tension superficielle sur le fil, de sorte que l'inertie, pendant l'inclinaison du tube, sépare la colonne de mercure sur le fil de con- tact.
La disposition du fil de contact, suivant laquelle il traverse le tube, simplifie la fabrication de celui-ci, étant-donné qu'on peut chauffer électriquement le fil et le verre voisin en reliant les extrémités opposées du fil à un circuit électrique de manière à enrober partiellement le fil dans la matière du verre avant le réchauffage et la réunion des deux parties du tu- be de verre. L'enrobage préliminaire du fil dans le verre du tube fixe sa po- sition par rapport au conduit du tube et également, par application d'une pres- sion appropriée sur le fil, il déplace le verre en empêchant celui-ci, lors du chauffage ultérieur, de couler sur la surface de contact intérieure'du fil.
L'invention se propose encore, plus particulièrement de réaliser un thermostat à colonne de mercure, comprenant une disposition perfectionnée du fil de contact,grâce à laquelle les deux extrémités de ce fil servent pour les branchements électriques, de sorte que chacune de ces deux extrémités sert à compléter un circuit passant par la colonne de mercure dans le cas où l'au- tre extrémité viendrait à se couper près de la surface extérieure du tube.
On a représenté une forme intéressante de réalisation de l'inven- tion au dessin annexé dans lequel
La figure 1 représente, partiellement en élévation et partiellement en coupe, un thermostat selon l'invention.
La figure 2 est une vue, partiellement en coupe et partiellement en élévation, représentant un stade de la fabrication.
La figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 2, et représentent en outre des liaisons électriques avec les ex- trémités opposées du fil de contact dans le thermostat, de manière à faire passer un courant électrique dans ce fil pour le chauffer.
La figure 4 est une coupe partielle d'une partie dela figure 2, représentant la position du fil de contact dans le tube avant la jonction des tronçons de ce tube, préalablement découpés.
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La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, mais re- présentant les tronçons préalablement coupés après leur jonction par fusion.
La figure 1 représente un thermostat complet de corps principal 10 11 présente à son extrémité inférieure une cavité 11 de forme déterminée formant chambre d'emmagasinage pour le mercure utilisé dans.le thermostat.
Le corps 10 présente un conduit central 3, relativement petit qui s'étend du réservoir à mercure 11,jusqu'à l'extrémité supérieure du tube où il se ter- mine dans une petite cavité 13.
La forme particulière du thermostat représenté comprend deux fils de contact 14 et 15 Le fil inférieur 14 est placé de manière à être continuel- lement en contact avec la colonne de mercure 16 Le contact supérieur 15 est placé à un endroit déterminé de façon que la colonne de mercure, en se dilatant à une température déterminée, vienne toucher ce contact 15 Les fils 14 et 15 ont des diamètres sensiblement plus faibles que celui du conduit du tube de verre et ils traversent complètement ce dernier mais sur un côté de l'axe lon- gitudinal de façon que leur surface lisse pénétre dans le conduit 12 d'une distance correspondant environ à un huitième de leur diamètre,
de sorte que le point central 17 de chaque fil se trouve en saillie à l'intérieur du conduit 12 en assurant ainsi une liaison électrique entre les fils de contact et la colonne de mercure du thermostat.
Les extrémités opposées-de chacun des fils 14 et 15 sont convena- blement soudés ou autrement encastrés dans des fils ou bagues métalliques 14a et 15a, qui sont munis de dispositifs auxquels on peut fixer des conduc- teurs électriques 14b et 15b
Afin de mettre exactement en place les fils 14 et 15 dans le tube de verre, on coupe ce dernier à l'endroit où les fils de contact doivent être insérés.
Par exemple, lorsqu'on met en place le fil 15, on coupe le tube sui- vant la ligne donnant les tronçons supérieur 18 et inférieur 19 (figures 2 et 4) Le fil est placé sur un côté de la base, de manière à former une corde dans la surface intérieur du- conduit 12, comme on le voit sur les figures 2 et 3 Les extrémités opposées du fil 15 sont réunies,-au moyen d'agrafes de serrage 20 et 21, à des électrodes 22 et 23 permettant de faire passer un fort courant d'induction dans le fil de contact pour chauffer le verre voisin jus- qu'à ce qu'il devienne suffisamment plastique pour permettre d'y enrober par- tiellement le fil en.appliquant une pression sur le fil, comme on le voit sur la figure 4 Le déplacement du verre refoule celui-ci dans la région 24, ex- térieurement par rapport à l'axe du conduit,
de manière à maintenir une sur- face relativement grande 17 exposée au contact de la colonne de mercure.
Cette fusion préliminaire du verre dans un tronçon du tube, avant de réunir les tronçons, maintient le fil exactement en place pendant cette réunion des tubes. Une fois que les troncons de tubes' 18 et 19 ont été réunis, on appli- que la bague métallique 15a autour du tube et on la réunit aux extrémités op- posées du fil 15 Le fil de contact 14 est placé dans le tube comme on vient de le décrire pour le fil 15.' et, par suite, il n'est pas nécessaire de-en don- ner une description particulière.
On introduit normalement les fils de contact dans le tube avant .de former le réservoir à mercure 11 En ce cas, les deux extrémités du tube sont ouvertes et on y fait passer de l'air froid pour empêcher le verre fondu de couler dans l'alésage du tube. Une fois que les fils de contact sont mis dans la position voulue, on forme le réservoir à mercure et on remplit le tu- be de mercure. On en ferme alors l'extrémité supérieure par fusion, de façon à finir le thermostat tel qu'il est représenté sur la figure 1
Bien que l'invention ait été représentée dans le cas d'une forme particulière de thermostat, il est bien entendu que cette forme n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif.
Le thermostat est également décrit comme contenant une colonne de mercure 16; il est toutefois bien entendu que l'in- vention s'applique à tous les thermostats de ce type général que la colonne soit faite de mercure ou d'autres liquides ou amalgames.
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LIQUID COLUMN THERMOSTAT AND ITS MANUFACTURING PROCESS
CATION.-
The present invention relates to thermostats of the mercury column type in which an electrical contact wire passes through the wall of the thermostat tube to come into contact with the mercury column,
In a thermostat of this general type, the main object of the invention is to achieve a new and improved arrangement of the electrical contact wire, so as to ensure, with the mercury column, a more reliable contact than that which is Usually gets in thermostats manufactured and used previously.
Hitherto it has been common practice to dispose the electrical contact wire in the glass wall of the thermostat tube so that this wire extends radially outward from the inner wall of the central duct of the tube. , but this position of the contact wire gives rise to various difficulties, both in the manufacture of the thermostat and in its operation. These operating difficulties are due, to a large extent, to manufacturing imperfections of the thermostats. For example, the glass tube is generally cut, as is envisaged in the present invention, in order to be able to introduce the wire whose end is is placed flush with the inside of the wall of the central duct of the tube.
However, it is extremely difficult to keep the end of this wire in a suitable position relative to the inner surface of the tube, since it is only kept in position at one end and by the pressure of the elements. of tube previously cut while the tube is heated to bring it to the plastic state so as to bring together said sections. With this old method of manufacture, it is not possible to adjust the displacement of the glass around the contact wire, which is made of platinum and of very small diameter. As a result, molten glass is frequently compressed around the end of the wire by insulating its end from the mercury column of the thermostat or by substantially reducing its contact area.
In some cases the wire protrudes into the conduit from the thermostat tube inconveniently reducing its cross-sectional area and, due to the open end of the wire and
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from its position across the central duct of the tube, it retards the movements of the mercury column.
The open end of the wire, caused by its severing, tends to restrict initial contact with the mercury column as molten glass sometimes flows over the wedge-shaped end of the wire. shear
According to the present invention, the glass tube of the thermostat is cut at the desired location to introduce the contact wire therein and, instead of reaching only to the surface of the central duct, this wire extends to - tality across the tube, along a line which intersects the circumference of the central duct on one side thereof, such that a smooth lateral surface of the wire enters the central duct, to a depth substantially equal to about one-eighth of the wire diameter.
In this position, the contact wire reduces the central conduit of the tube, but its smooth surface does not retard the movement of mercury in the reduced portion of the conduit. This arrangement of the wire relative to the central conduit of the glass tube exposes an exposed surface of the wire in contact with the mercury column of the thermostat significantly larger than is generally obtained when the wire of contact is arranged so that an end surface comes to the inner surface of the glass tube o The smooth side surface of the wire, being larger in area than that of the end of this wire contributes to produce, during manufacture of the thermostat a phenomenon, thanks to which, the column of mercury, when heated to a selected temperature,
corresponding to a desired thermostat setting temperature, can be quickly and accurately separated on the contact wire by tilting the upper end of the tube in a direction to remove excess mercury from the central conduit.
It has been found that in most cases the mercury column splits exactly on this contact wire. It appears that the wire cuts the mercury column evenly over the reduced area of the tube bore and also reduces the surface tension on the wire, so that the inertia, during tilting of the tube, separates the mercury column on the contact wire.
The arrangement of the contact wire, in which it passes through the tube, simplifies the manufacture of the latter, since the wire and the neighboring glass can be electrically heated by connecting the opposite ends of the wire to an electrical circuit in such a way. partially encasing the wire in the glass material before reheating and joining the two parts of the glass tube. The preliminary coating of the wire in the glass of the tube fixes its position with respect to the conduit of the tube and also, by applying an appropriate pressure on the wire, it displaces the glass preventing it, during the subsequent heating, to flow onto the inner contact surface of the wire.
The invention also proposes, more particularly to provide a thermostat with a mercury column, comprising an improved arrangement of the contact wire, thanks to which the two ends of this wire are used for electrical connections, so that each of these two ends serves to complete a circuit passing through the mercury column in the event that the other end should intersect near the outer surface of the tube.
An interesting embodiment of the invention has been shown in the accompanying drawing in which
Figure 1 shows, partially in elevation and partially in section, a thermostat according to the invention.
Figure 2 is a view, partially in section and partially in elevation, showing a stage of manufacture.
Figure 3 is a cross section taken on line 3-3 of Figure 2, and further shows electrical connections with the opposite ends of the contact wire in the thermostat, so as to pass an electric current through this wire to heat it.
FIG. 4 is a partial section through part of FIG. 2, showing the position of the contact wire in the tube before the junction of the sections of this tube, previously cut.
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FIG. 5 is a view similar to that of FIG. 4, but showing the sections cut beforehand after their joining by fusion.
Figure 1 shows a complete main body thermostat 10 11 has at its lower end a cavity 11 of determined shape forming a storage chamber for the mercury used in the thermostat.
The body 10 has a relatively small central duct 3 which extends from the mercury reservoir 11 to the upper end of the tube where it ends in a small cavity 13.
The particular form of the thermostat shown comprises two contact wires 14 and 15 The lower wire 14 is placed so as to be in continuous contact with the column of mercury 16 The upper contact 15 is placed at a determined location so that the column of mercury, by expanding at a determined temperature, comes to touch this contact 15 The wires 14 and 15 have diameters appreciably smaller than that of the conduit of the glass tube and they pass completely through the latter but on one side of the axis lon - gitudinal so that their smooth surface penetrates into the duct 12 by a distance corresponding to approximately one eighth of their diameter,
so that the central point 17 of each wire is protruding inside the conduit 12, thus ensuring an electrical connection between the contact wires and the mercury column of the thermostat.
The opposite ends of each of the wires 14 and 15 are suitably soldered or otherwise encased in metal wires or rings 14a and 15a, which are provided with devices to which electrical conductors 14b and 15b can be attached.
In order to place the wires 14 and 15 exactly in the glass tube, the latter is cut at the place where the contact wires are to be inserted.
For example, when the wire 15 is put in place, the tube is cut along the line giving the upper 18 and lower 19 sections (figures 2 and 4) The wire is placed on one side of the base, so as to form a cord in the interior surface of the conduit 12, as seen in Figures 2 and 3 The opposite ends of the wire 15 are joined, by means of clamps 20 and 21, to electrodes 22 and 23 allowing to pass a strong induction current through the contact wire to heat the neighboring glass until it becomes sufficiently plastic to allow the wire to be partially coated therein by applying pressure to the wire , as can be seen in FIG. 4 The movement of the glass pushes it back into region 24, outwardly with respect to the axis of the duct,
so as to maintain a relatively large surface area 17 exposed in contact with the column of mercury.
This preliminary fusion of the glass in a section of the tube, before joining the sections, keeps the wire exactly in place during this joining of the tubes. After the tube sections 18 and 19 have been brought together, the metal ring 15a is applied around the tube and joined at the opposite ends of the wire 15. The contact wire 14 is placed in the tube as one. just described it for thread 15. ' and, therefore, it is not necessary to give a particular description.
The contact wires are normally introduced into the tube before forming the mercury tank 11 In this case, both ends of the tube are open and cold air is passed through to prevent the molten glass from flowing into the tube. tube bore. Once the contact wires are in the desired position, the mercury reservoir is formed and the tube filled with mercury. The upper end is then closed by fusion, so as to finish the thermostat as shown in Figure 1
Although the invention has been shown in the case of a particular form of thermostat, it is understood that this form is given only by way of non-limiting example.
The thermostat is also described as containing a column of mercury 16; however, it is understood that the invention applies to all thermostats of this general type whether the column is made of mercury or of other liquids or amalgams.