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La présente invention concerne les dispositifs de commande de température,et plus particulièrement les thermostats du type mural qui servent à commander automati- quement la température des pièces d'une maison.
Dans les dispositifs de ce genre, il était courant jus- qu'à présent d'utiliser un'élément bimétallique actionnant un interrupteur en réponse aux variations de température du milieu ambiant.Cet interrupteur est généralement connecté dans un circuit électrique pour commander ltexcitation d'une valve à solénolde,qui commande l'arrivée du combustible à un brûleur.L'interrupteur peut être du type à contacts décou- verts ou du type étanche à mercure, suivant les systèmes utili- sés.
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Le système utilisé avec le thermostat peut être du type à générateur pilote ou du type à excitation par le secteur électrique.Dans le premier système, le courant engendré par un dispositif thermoélectrique est suffisamment amplifié pour actionner une valve à solénoide, dont l'excitation est commandée par -le thermostat.Dans le système à excitation par le secteur électrique, le solénoïde est actionné par le vol lège du secteur et le thermostat est connecté dans le circuit du solénolde pour commander l'excitation de celui-ci.Les ther- mostats comportant des interrupteurs du type à contacts décou- verts sont généralement satisfaisants dans un système à exci- tation par secteur électrique,
puisqu'on utilise alors un voltage relativement élevé.Les systèmes à générateur pilote utilisent au contraire un voltage extrêmement faible et le courant pilote de sortie est par conséquent réduit. La consi- dération du voltage,qui est inférieure à 1 volt,indique que les interrupteurs à contacts découverts sont indésirables,à cause de la résistance variable au point de coupure et de l'accu- mulation de la poussière. Les interrupteurs à mercure qui ne sont pas soumis à de telles variables, conviennent généralement mieux pour les systèmes à générateur pilote que les interrup- teurs à contact ouvert.
Cependant, plusieurs inconvénients ont limité l'emploi des interrupteurs à mercure dans les systèmes à générateur pilote.Le facteur de limitation le plus gênant réside dans les dimensions nécessaires qu'il faut donner à l'élément bi- métallique pour actionner l'interrupteur à mercure.Pour réa- liser le meilleur échange de chaleur.entre l'élément bimétal-
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lique et l'air environnant, il est nécessaire de limiter la masse de cet élément à la valeur la plus petite suffisante pour exécuter le travail désiré, à l'intérieur des limites prescrites pour les écarts de température et le taux de trans- fert de chaleur.
Une lame rectiligne et bimétallique, mince et large, donne généralement la réponse optima.Cependant,une lame rectiligne ne permet pas d'obtenir un élément petit et compact.Une la courbe repliée, en forme de fer à cheval ou d'hélice,permet de réaliser un élément plus petit, mais la qualité de la réponse est partiellement.perdue avec une telle lame, parce qu'une partie de l'élément bimétallique est mas- quée par une autre partie de celui-ci.comme dans une lame enroulée en spirale.
Si l'on veut monter directement l'interrupteur à mère- ; sur l'élément bimétallique, il faut donner à celui-ci une largeur et une épaisseur le rendant capable de supporter correctement le poids de l'interrupteur.Il en résulte que 1. élément bimétallique est alors relativement épais et possède une longueur considérable,:
d'où la nécessité de l'emploi d'une spirale.Les spires de celle-ci sont nécessairement rapprochées les unesdes autres et l'air environnant ne peut donc pratique- ment accéder à l'élément que sur les bords de celui-ci.La masse d'un tel élément en spirale est nécessairement plus grande que celle qui est nécessaire pour produire le mouvement désiré et exécuter le travail voulu en déplaçant l'interrup- teur, dans le cas où la charge de celui-ci n'est pas portée par l'élément bimétallique.
Les thermostats courants utilisant des interrupteurs à
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mercure comportent généralement, soit un élément bimétallique en spirale, soit un élément bimétallique rectiligne d'une longueur considérable, et ces deux types d'éléments présen- tent les inconvénients décrits ci-dessus.
L'invention a pour but de supprimer les inconvénients du thermostat à interrupteur à mercure en reliant indirecte- ment l'élément bimétallique et l'interrupteur à mercure, de manière à ne pas faire supporter le poids de celui-ci à 1 élément bimétallique.
L'invention se propose également de monter un élément bimétallique et un interrupteur à mercure de manière que la surface presque tout entière de l'élément soit exposée direc- tement à l'air environnant.
L'invention a aussi pour but d'incorporer à un thermos- tat mural un dispositif perfectionné de réglage permettant de régler un élément thermostatique sans affecter l'étalonnage de celui-ci.
Le thermostat mural conforme à l'invention comprend d' autre part un nouveau type de réchauffeur pour fournir une chaleur auxiliaire à l'élément répondant à la température.
L'invention réalise également un nouveau thermostat à contact à mercure comportant un nombre minimum de pièces.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, un élément bimétallique en forme d'U est monté sur un support articulé sur un socle approprié.Un interrupteur à mercure, relié à une extrémité de l'élément bimétallique,est disposé ere les branches de cet élément et est articulé sur le sup-
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port.Un réchauffeur d'anticipation est prévu pour chauffer l'élément bimétallique;il est connecté dans un circuit élec- trique avec 'interrupteur à mercure de manière à pouvoir être excité par celui-ci. Un dispositif de commande manuelle est prévu pour faire tourner l'assemblage du support, de l'élément bimétallique et de l'interrupteur à mercure, de manière à modifier la position angulaire de cet assemblage.
D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.Cette description se réfère au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue latérale du dispositif de comman- de conforme à l'invention, le couvercle étant coupé; la figure 2 est une vue de face du dispositif de commande le couvercle étant enlevé; la figure 3 est une vue inférieure en plan du dispositif de commande, le couvercle étant coupé; la figure 4 est une vue de face représentant un autre mode de réalisation de l'invention, le couvercle étant enlevé; la figure 5 est une vue de'face représentant un troisième mode de réalisation de l'invention, le couvercle étant enlevé;
Si l'on se réfère plus particulièrement aux figures 1 et 3, on voit'que le thermostat comprend un socle 10 en matiè- re isolante, sur lequel on peut fixer un couvercle approprié 12 par un moyen convenable quelconque.Ce couvercle 12 est muni d'évents sur la face avant et les faces latérales pour permet- tre la circulation de l'air à travers l'intérieur du thermostat
Si l'on se réfère maintenant à la figure 2,qui représente le thermostat de face, on voit que le mécanisme de commande
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comprend un organe principal de support 18 artioulé sur le socle 10 au moyen d'un pivot 20 autour duquel il peut os- ciller.L'organe 18 définit un support 22 d'une configuration générale en forme d'U;
ce support 22comporte une branche 24, écartée du pivot 20 par la partie médiane du support,de ma- nière à définir l'extrémité de cette branche un deuxième pivot ou pivot supérieur 26 aligné axialement avec le pivot 20
Un deuxième support pivotant 30, ayant généralement un:: configuration générale en forme d'U comporte des branches disposées entre les branches du support 22;l'une des branches du support 30 est articulée sur le pivot supérieur 26, tandis que son autre branche est articulée sur le pivot inférieur 20 Le support 30 peut pivoter autour de l'axe défini par les pivots 20,26,et peut donc tourner par rapport au support 18.
Un support 32,comportant plusieurs pinces élastiques espacées 34, est fixé sur la branche inférieure du support 30 de manière à pivoter avec celui-ci.Un interrupteur à mercure 36 est supporté entre les pinces élastiques 34;il est maintenu dans une position fixe, par rapport au support 30, par la for ce élastique des pinces 34. U bras 38 formé sur le support 30 s'étend à partir de celui-ci de manière à définir une partie 40 rabattue, qui est munie d'un bec 42.Ce bec 42 est disposé dans une fente appropriée prévue dans une extrémité d'une biellette 44;il relie avec jeu la partie rabattue 40 et la biellette 44.
L'autre extrémité de la biellette 44 s' étend latéralement à partir de la partie rabattue 40 ; elleest reliée d'une manière analogue avec un certain jeu à une
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branche 48 d'un élément thermique et bimétallique 50 ayant la forme générale d'un U.
L'élément bimétallique et thermique 50 est formé par des métaux courants et différents,qui modifient la forme de l'élé ment 50 en réponse aux variations de température* Conformément à la présente invention, l'élément bimétallique 50 est disposé de manière à enfermer presque entièrement l'interrupteur à mercure 36 et de manière que sa surface tout entière soit ex- posée à l'air ambiant dans le but de rendre le dispositif plus sensible aux changements de température dans la salle.
En disposant l'interrupteur à mercure 36 entre les branches 48,53 de l'élément bimétallique 50, comme sur le dessin, on augmente sensiblement la sensibilité du dispositif .
La branche 52 de l'élément bimétallique 50 est fixée par un moyen appropriée par exemple par des rivets 54, ,sur un support 56 défini par l'organe principal de support 18 Ainsi, une branche de l'élément'bimétallique 50 est fixe' l'organe de support 18,et son autre extrémité est reliée par la biellette 44 au support pivotant 30 Les dispositions sont telles, qu'une augmentation de la température de l'élé- ment bimétallique 50 déforme la branche 48 en l'éloignant de la branche 52 et déplace ainsi vers le bas la biellette 44 (figure 2),qui fait pivoter le support 30 et ltinterrupteul à mercure 36 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre.
Pour réaliser un réglage plus uniforme de la température, on utilise un réchauffeur d'anticipation 58,qui est disposé entre le support 56 et la branche 52 et qui peut être con-
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necté dans un circuit électrique avec l'interrupteur à mercure
36 de manière que son excitation soit commandée par ce der- nier.Quand l'élément de chauffage 58 est excité par le fonc- tionenment de l'interrupteur à mercure 36,il transmet de la chaleur à l'élément bimétallique 50, pour accélérer son action et pour anticiper effectivement sur la condition de tempéra- ture existant dans la salle.Les réchauffeurs d'anticipation de ce type sont bien connus des techniciens et on n'a pas jugé nécessaire de les décrire davantage ici.
Pour permettre de racler la position angulaire du sup- port 18, en vue de faire varier la tempérture à laquelle les dispositifs répondront, on prévoit sur ce support prin- cipal 18 deux bras 60,60. Un levier 62 est articulé sur le socle 10 par un pivot 64; il comporte un excentrique 66 dis- posé entre les bras 60,60 et engagé contre cuex-ci Lextrémité libre du levier 62 s'étend à l'extérieur du socle 10 et du couvercle 12 de manière qu'on puisse la manipuler à la main.
Le socle 10 porte un organe gradué approprié 68;à l'extrémité supérieure de celui-ci se trouve une graduation en degrés de température correspondant à la marge de températures dans laquelle le thermostat doit fonctionner. L'extrémité du le- vier 62 s'étend légèrement au delà de l'organe gradué 68 et peut porter un index de repérage susceptible de s'aligner respectivement avec les différents traits de la graduation de l'organe 68.
Si l'on fait tourner à la main le levier 62, l'excen- trique 66 tourne autour du pivot 64 et fait tourner le sup- port 18 autour du pivot 20.Puisque l'élément bimétallique
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50, l'interrupteur à mercure 36 et le support 30 sont montés en réalité sur 16 support 18, on voit que la rotation de celui-i modifie la position angulaire de l'assemblage de 1' élément bimétallique 50, de l'interrupteur 36 et du support
50. La variation de la position angulaire de l'interrupteur à mercure 36 modifie le mouvement que doit effectuer l'élément bimétallique 50 pour réunir les contacts à l'intérieur de 1; interrupteur 36, et par conséquent la température à laquelle répond le dispositif.
Le socle 10 est muni de, trois bornes 70,72 et 74 permet- tànt de connecter le thermostat dans un circuit électrique.
Pour le fonctionnement normal, un côté de l'élément de chauf- fage 58 est connecté à la borne 70 par un fil conducteur 76, et l'autre côté de l'élément 58 est connecté à la borne 72 par un fil conducteur 78,Un fil conducteur 80 connecte la bor- ne 72 à une borne de l'interrupteur à mercure 36, et un autre fil conducteur 82 connecte l'autre borne de l'interrupteur à mercure à la borne 74.
Pour faire fonctionner le dispositif représenté sur les figures 1,2 et 3, on peut connecter les bornes 70,74 respec tivement à des fils 11,12 pouvant être alimentés en courant par un secteur de distribution, un thermocouple ou une pile thermoélectrique.Le socle 10 peut être fixé d'une manière ap- propriée sur un mur de la raison dans laquelle on veut instal--
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ler une commande thermostatique.
Sur la figure 1, le levier 62 est placé dans la partie médiane de la marge de température :indiquée sur l'organe gradué 68. On suppose maintenant que la température de la salle,dans Laquelle se trouve le thermostat,correspond à la
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température indiquée par l'organe gradué 68. On comprend que l'interrupteur à mercure 36 se trouve en position d'ouverture, et qu'aucun courant ne passe de la borne 72 à la borne 74.
L'élément de chauffage 58 étant connecté en série avec l'inter- rupteur à mercure 36 n'est pas excité et la température, de l'élément bimétallique 50 est sensiblement la même que la tem- pérature de la salle.
Si la température de la salle diminue, l'air circulant travers le thermostat produit une baisse correspondante de la température de l'élément bimétallique 50 et la branche 48 de cet élément s'infléchit vers le haut de manière à faire pivoter le support 30 et l'interrupteur à mercure 36 dans le sens des aiguilles d'une montre, jusqu'à une nouvelle posi- tion angulaire. En pivotant, l'interrupteur à mercure 36 réu- nit les contacts par le mercure,de manière à exciter le cir- cuit électrique et à fournir de la chaleur à la pièce.
Après la fermeture de l'interrupteur à mercure 36, l'é- lément de chauffage 58 est également alimenté pour fournir de la chaleur à l'élément bimétallique 50 ; il en résulte que la branche 48 de l'élément 50 s'infléchit vers le bas et fait tourner l'interrupteur à mercure 36 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre,jusqu'au moment où cet in- terrupteur s'est suffisamment incliné pour ouvrir ses contacts.
De cette manière, les contacts s'ouvrent plus rpidement qu'à l'ordinaire,c'est-à-dire,en l'absence de l'élément de chauffa- ge 58. Ainsi, cet élément anticipe sur la condition de tempé- rature de la pièce et empêche un dépassement de la température 'de réglage.
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On comprend que le fil conducteur Ll peut être connec- té facilement à la borne 72,si l'on veut supprimer du cir- cuit l'élément de chauffage 58 et renoncer à l'effet d'anti- cipation de cet élément.
Il faut noter que la nouvelle position de l'interrup- teur à mercure 36 entre les branches 48,52 de l'élément bimétallique 50 permet de soumettre sensiblement la surfa- ce tout entière de l'élément 50 à l'air circulant à travers le thermostat.Cette disposition nouvelle rend le dispositif plus sensible et augmente considérablement le nombre de ses applications,
Le mode de réalisation représenté sur la figure 4, dif- fère de celui de la figure 1 du fait qu'un dispositif à came est prévu pour faire varier la position angulaire du suppo:.
18, et que l'élément bimétallique 50 occupe une nouvelle position pour permettre l'installation du dispositif de réglage à came.
L'élément bimétallique 50 est inversé, de sorte que sa branche 52 est maintenant fixée sur le support 18, en dessous de l'interrupteur à mercure 36,et que les bornes 70,72 et 74 sont maintenant alignées sur la partie inférieure du socle 10. L'élément de chauffage 58 est disposé sur la branche 52 comme précédemment,mais il est légèrement modifié en ce sens qu'il est collé sur la branche 52 pour réaliser un transfert maximum de .chaleur à l'élément bimétallique.
Le support 18 est muni d'un seul bras 84 ,à traves 1' extrémité duquel est vissée une vis de réglage 86.Cette vis comporte une extrémité arrondie 88 appliquée sur la surface d'une came 90. Cette came est du type à élévation constante!
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elle est fixée sur l'extrémité du levier 62,articulé par un pivot 92 sur le socle 10.La-came 90 tourne autour du pivot 92 avec le levier 62.Un ressort 94 de tension est monté en- tre un axe 96 fixé sur le soule 10 et un axe 98 porté par le bras 84,les deux extrémités de ce ressort étant fixées respectivement sur ces deux axes.La vis 86 est sollicitée par le ressort 94 de manière à s'appliquer contre la surface de la came 90 ; elle constitue donc un organe précis d'appui de came.
Si l'on fait tourner le levier 62 autour du pivot 92, la surface à élévation constante de la came 90 déplace la vis 86 en modifiant la position angulaire du support 18, et par conséquent de l'interrupteur à mercure 36 et de l'élément bimétallique 50.
La came 90 est munie également d'une partie surélevée ou bossage 100, qui s'applique sur la vis 86 quand le 'levier 62 se trouve tout à fait à l'extrémité de gauche de sourse.
Ceci permet d'incliner rapidement l'interrupteur à mercure d'un angle important, de façon qu'une grande réduction de tem- pérature soit nécessaire pour ramener l'interrupteur à sa position normale de fonctionnement;on réalise ainsi une position positive "Fermé"du dispositif.
Le fonctionnement du mode de réalisation de la figure 4 est le même que celui exposé précédemment en considérant le dispositif de la figure 1, à l'exception du dispositif de réglage. Il n'est donc pas nécessaire d'exposer à nouveau ce fonctionnement.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 5 diffère de celui de la figure 2 du fait que l'élément
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bimétallique a la forme d'un V et qu'un dispositif diffé- rent de montage et de pivotement est utilisé pour l'inter- rupteur à mercure.
Le support 18 est articulé sur le socle 10 par le pi- vot 20 comme précédemment.Ce support 18 définit également une branche 24 munie d'un pivot 26,mais dans le présent mode de réalisation ce pivot 26 est aligné axialement avec un second pivot 26 (non représenté) porté par la partie inférieure du support 18 et se trouvant à une certaine dis- tance du pivot supérieur 26.
Le support pivotant 30 en for- me d'U est disposé entre les pivots 26.26 et peut tourner sur ceux-ci;il porte comme précédemment le support 32 de l'in- terrupteur à mercure.Ainsi, dans le présent mode de réal-' --!- tion,le support 18 tourne autour de l'axe défini par le pivot,20,tandis que le support 30 peut tourner,indépendam- ment du support 18, autour d'un autre axe défini par les pivots 26,26.
La partie rabattue 40 du support 30 est reliée à une branche 104 de l'élément bimétallique 106 en forme de V par la biellette 4-,, de la même manière que sur la figure 2.
L'autre extrémité 108 de l'élément bimétallique 106 est fixée sur un support 110 fixé lui-même sur le socle 10.
Ainsi, dans ce mode de réallisation, l'élément bimétallique est fixé à une extrémité au lieu d'être monté sur un support pivotant, comme sur les figures 1,2 et 3. le support 110 est muni également d'un prolongement 112, qui est disposé de manière qu'un prolongement 114 du support 30 puisse s'y appliquer quand le levier 62 se trouve dans sa position
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extrême de gauche, c'est-à-dire dans sa position "Fermé".
On réalise ainsi une fermeture positive en maintenant l'in- terrupteur à mercure en position d'ouverture.
Le dispositif de réglage et le dispositif de chauffage d'amplification de ce mode de réalisation sont sensiblement les mêmes que sur la figure 4 et ont été déjà décrits.
Pour faire fonctionner le dispositif représenté sur la figure 5,on connecte les bornes 70,74 respectivement aux fils Ll,L2,comme sur la figure 3.On suppose maintenant que la température de la pièce, dans laquelle se trouve le thermostat,correspond à la température indiquée par l'organe gradué 68;on comprend que l'interrupteur à mercure 36 est ouvert et qu'aucun courant ne circule de la borne 72 à la borne 74.
Si la température de la pièce diminue, l'air circulant à travers le thermostat produit une diminution correspondante de la température de l'élément bimétallique 106 et la branche 104 de cet élément s'infléchit vers la branche 108 pour entraîner labiellette 44 vers la droite et pour faire pivoter le support 30 dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe défini par les pivots 28,26.Il en résulte que l'in- terrupteur à mercure 36 s'incline suffisamment pour réunir ses contacts et pour faire passer ainsi un courant électrique qui provoque un apport de chaleur à la pièce.
Quand l'interrupteur à mercure 36 se ferme,l'élément de chauffage 58 est également alimenté et fournit de la chaleur à l'élément bimétallique 50,, comme on l'a expliqué' en considérant le mode de réalisation représenté sur les figures 1,2 et 3.
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Si on'fait tourner le levier 62 depuis sa position mé- diane jusqu'à une position correspondait au réglage d'une température plus élevée, le support 18 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, sous l'action du ressort 94,autour de l'axe défini par le pivot 20.La rotation du support 18 fai tourner les pivots 26,26,dans le sens des aiguilles d'une montre, autour de l'axe défini par le pivot 30,en entraînant le support 30 et l'interrupteur à mercure 36 jusqu'à une nouvelle position angulaire.
L'articulation entre la partie rabattue.40 et la biel- lette 44 possède un jeu suffisant pour permettre à cette artie 40 une certaine liberté de rotation par rapport à la biellette.44,sans modifier la position de celle-ci, ou de l'élément bimétallique 106.
Si on fait tourner le levier 62 jusqu'à sa position extrême de gauche, c'est-à-dire jusqu'à sa position "Fermé", la vis 86 s'applique sur lasurface surélevée 100 pour incli- ner l'interrupteur à mercure d'un angle si important qu'une réduction considérable de température est alors nécessaire pour ramener l'interrupteur à sa position normale de fonc- tionnement. D'autre part, pour cette position du levier 62, le prolongement 112 du support 110 est appliqué contre le prolongement 114 du support 30 et réalise une fermeture positive en main tenant ce support dans sa position "Fermé".
On a représenté et décrit ici trois modes de réalisation
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1 de l'invention, mais il est évident pour les techniciens que l'invention peut être réalisée de différentes manières et- que des modifications peuvent être apportées à la cons-
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truction et à la disposition des pièces du dispositif sans sortir pour cela du domaine de l'invention.
REVENDICATIONS
1.Dispositif de commande thermostatique comprenant, en combinaison, une commande pouvant être déplacée d'une prenière position à une deuxième position, un élément thermique bimétal- lique enfermant sensiblement cette commande, une partie au moins de cet élément étant mobile et pouvant se déplacer en réponse aux variations de température affectant le dit élément, et une liaison entre la dite partie mobile et la commande pour transmettre le mouvement entre celles-ci.
2. Dispositif, suivant l,caractérisé en ce que la commande comprend un interrupteur à mercure monté pivotant et pouvant se déplacer angulairement pour commander l'arrivée d'énergie électrique, l'élément bimétallique comprenant une bande repliée pour enfermer l'interrupteur à mercure, grâce à quoi la surface à peu près totale d'un côté de la bande bimétallique est ex- po ée directement à l'air environnant.
3. Dispositif suivant 2,caractérisé par une résistance électrique susceptible de chauffer la bandé bimétallique, et un dispositif pour alimenter cette résistance/
4. Dispositif suivant 3 ou 3,caractérisé par un moyen commandé à la main qui permet de modifier la position angulaire de l'interrupteur à mercure.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to temperature control devices, and more particularly to wall-type thermostats which are used to automatically control the temperature of rooms in a house.
In devices of this kind it has hitherto been common to use a bimetallic element which actuates a switch in response to variations in the temperature of the ambient medium. This switch is generally connected in an electrical circuit to control the excitation of the ambient medium. a solenoid valve, which controls the arrival of fuel to a burner. The switch can be of the open contact type or of the mercury-tight type, depending on the systems used.
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The system used with the thermostat may be of the pilot generator type or of the mains energized type. In the first system, the current generated by a thermoelectric device is sufficiently amplified to actuate a solenoid valve, the excitation of which is controlled by the thermostat. In a system with excitation by the electric mains, the solenoid is actuated by the light theft of the mains and the thermostat is connected in the circuit of the solenoid to control the excitation of the latter. comprising switches of the type with open contacts are generally satisfactory in a system with excitation by an electric mains,
since a relatively high voltage is then used. Pilot generator systems, on the contrary, use an extremely low voltage and the output pilot current is consequently reduced. Consideration of the voltage, which is less than 1 volt, indicates that open-contact switches are undesirable, due to the varying resistance at the cut-off point and the accumulation of dust. Mercury switches which are not subject to such variables are generally more suitable for pilot generator systems than open contact switches.
However, several drawbacks have limited the use of mercury switches in pilot generator systems. The most troublesome limiting factor is the size required for the bi-metallic element to operate the switch. mercury.To achieve the best heat exchange between the bimetal element
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lique and the surrounding air, it is necessary to limit the mass of this element to the smallest value sufficient to perform the desired work, within the limits prescribed for the temperature differences and the transfer rate of heat.
A straight and bimetallic blade, thin and wide, usually gives the optimum response. However, a straight blade does not produce a small and compact element. A folded curve, in the shape of a horseshoe or helix, allows to make a smaller element, but the quality of the response is partially lost with such a blade, because part of the bimetallic element is masked by another part of it, as in a coiled blade spiral.
If you want to directly mount the switch to mother-; on the bimetallic element, it must be given a width and a thickness making it capable of correctly supporting the weight of the switch. As a result 1. the bimetallic element is then relatively thick and has a considerable length:
hence the necessity of the use of a spiral. The turns of this one are necessarily close to each other and the surrounding air can therefore practically access the element only on the edges of this one The mass of such a spiral element is necessarily greater than that necessary to produce the desired movement and perform the desired work by moving the switch, in the event that the load thereof is not not carried by the bimetallic element.
Common thermostats that use push-button switches
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Mercury generally has either a spiral bimetallic element or a rectilinear bimetallic element of considerable length, and both types of elements have the drawbacks described above.
The object of the invention is to eliminate the drawbacks of the thermostat with a mercury switch by indirectly connecting the bimetallic element and the mercury switch, so as not to make the weight of the latter support the bimetallic element.
The invention also proposes to mount a bimetallic element and a mercury switch so that almost the entire surface of the element is exposed directly to the surrounding air.
Another object of the invention is to incorporate in a wall-mounted thermostate an improved adjustment device making it possible to adjust a thermostatic element without affecting the calibration thereof.
The wall thermostat according to the invention furthermore comprises a new type of heater for providing auxiliary heat to the element responding to the temperature.
The invention also provides a new mercury contact thermostat comprising a minimum number of parts.
In a preferred embodiment of the invention, a U-shaped bimetallic element is mounted on a hinged support on a suitable base. A mercury switch, connected to one end of the bimetallic element, is arranged on the branches. of this element and is articulated on the sup-
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A feed-forward heater is provided to heat the bimetallic element and is connected in an electrical circuit with a mercury switch so that it can be energized by it. A manual control device is provided for rotating the assembly of the support, the bimetallic element and the mercury switch, so as to modify the angular position of this assembly.
Other objects and advantages of the invention will become apparent from the description which follows. This description refers to the appended drawing, in which: FIG. 1 is a side view of the control device according to the invention, the cover being cut off; Figure 2 is a front view of the control device with the cover removed; Figure 3 is a bottom plan view of the controller with the cover cut off; Fig. 4 is a front view showing another embodiment of the invention with the cover removed; Fig. 5 is a front view showing a third embodiment of the invention with the cover removed;
Referring more particularly to Figures 1 and 3, it will be seen that the thermostat comprises a base 10 of insulating material, on which a suitable cover 12 can be attached by any suitable means. This cover 12 is provided with vents on the front and side faces to allow air circulation through the interior of the thermostat
If we now refer to Figure 2, which shows the front thermostat, we see that the control mechanism
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comprises a main support member 18 articulated on the base 10 by means of a pivot 20 around which it can oscillate. The member 18 defines a support 22 of a generally U-shaped configuration;
this support 22 comprises a branch 24, spaced from the pivot 20 by the median part of the support, so as to define the end of this branch a second pivot or upper pivot 26 axially aligned with the pivot 20
A second pivoting support 30, generally having a general U-shaped configuration, comprises branches arranged between the branches of the support 22; one of the branches of the support 30 is articulated on the upper pivot 26, while its other branch is articulated on the lower pivot 20 The support 30 can pivot about the axis defined by the pivots 20,26, and can therefore rotate relative to the support 18.
A support 32, having a plurality of spaced elastic clips 34, is attached to the lower leg of the support 30 so as to pivot therewith. A mercury switch 36 is supported between the elastic clips 34; it is held in a fixed position, relative to the support 30, by the elastic force of the clamps 34. An arm 38 formed on the support 30 extends therefrom so as to define a folded part 40, which is provided with a spout 42. This spout 42 is disposed in a suitable slot provided in one end of a link 44; it connects with play the folded part 40 and the link 44.
The other end of the link 44 extends laterally from the folded part 40; it is related in an analogous way with a certain clearance to a
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branch 48 of a thermal and bimetallic element 50 having the general shape of a U.
The bimetallic and thermal element 50 is formed by common and dissimilar metals, which change the shape of the element 50 in response to temperature variations * In accordance with the present invention, the bimetallic element 50 is arranged so as to enclose almost entirely the mercury switch 36 and so that its entire surface is exposed to ambient air in order to make the device more sensitive to changes in temperature in the room.
By placing the mercury switch 36 between the branches 48, 53 of the bimetallic element 50, as in the drawing, the sensitivity of the device is significantly increased.
The branch 52 of the bimetallic element 50 is fixed by suitable means, for example by rivets 54,, on a support 56 defined by the main support member 18 Thus, one branch of the 'bimetallic element 50 is fixed' the support member 18, and its other end is connected by the link 44 to the pivoting support 30 The arrangements are such that an increase in the temperature of the bimetallic element 50 deforms the branch 48 by moving it away from it. branch 52 and thus moves link 44 (FIG. 2) downwards, which rotates support 30 and mercury interrupteul 36 counterclockwise.
To achieve a more uniform temperature control, an anticipation heater 58 is used, which is disposed between the support 56 and the branch 52 and which can be connected.
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nected in an electrical circuit with the mercury switch
36 so that its excitation is controlled by it. When the heating element 58 is energized by the operation of the mercury switch 36, it transmits heat to the bimetallic element 50, to accelerate its action and to actually anticipate the temperature condition existing in the room. Look-ahead heaters of this type are well known to technicians and it was not considered necessary to describe them further here.
To allow the angular position of the support 18 to be scraped, with a view to varying the temperature to which the devices will respond, two arms 60,60 are provided on this main support 18. A lever 62 is articulated on the base 10 by a pivot 64; it comprises an eccentric 66 placed between the arms 60,60 and engaged against it The free end of the lever 62 extends outside the base 10 and the cover 12 so that it can be manipulated by hand .
The base 10 carries an appropriate graduated member 68; at the upper end of the latter there is a graduation in degrees of temperature corresponding to the temperature range in which the thermostat must operate. The end of the lever 62 extends slightly beyond the graduated member 68 and may bear a registration index capable of aligning respectively with the different lines of the graduation of the member 68.
If the lever 62 is rotated by hand, the eccentric 66 rotates around the pivot 64 and rotates the support 18 around the pivot 20. Since the bimetallic element
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50, the mercury switch 36 and the support 30 are actually mounted on 16 support 18, it can be seen that the rotation of the latter changes the angular position of the assembly of the bimetallic element 50, of the switch 36. and support
50. The variation of the angular position of the mercury switch 36 modifies the movement that the bimetallic element 50 must perform in order to join the contacts inside 1; switch 36, and therefore the temperature to which the device responds.
The base 10 is provided with three terminals 70, 72 and 74 enabling the thermostat to be connected to an electrical circuit.
For normal operation, one side of heater element 58 is connected to terminal 70 by lead wire 76, and the other side of element 58 is connected to terminal 72 by lead wire 78, A lead wire 80 connects terminal 72 to one terminal of mercury switch 36, and another lead wire 82 connects the other terminal of mercury switch to terminal 74.
To operate the device shown in Figures 1, 2 and 3, the terminals 70, 74, respectively, can be connected to wires 11, 12 which can be supplied with current by a distribution sector, a thermocouple or a thermoelectric battery. base 10 can be fixed in a suitable way on a wall of the reason in which one wants to install it.
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Use a thermostatic control.
In figure 1, the lever 62 is placed in the middle part of the temperature margin: indicated on the graduated member 68. It is now assumed that the temperature of the room, in which the thermostat is located, corresponds to the
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temperature indicated by the graduated member 68. It is understood that the mercury switch 36 is in the open position, and that no current passes from terminal 72 to terminal 74.
The heater element 58 being connected in series with the mercury switch 36 is not energized and the temperature of the bimetallic element 50 is substantially the same as the temperature of the room.
If the temperature of the room decreases, the air flowing through the thermostat produces a corresponding drop in the temperature of the bimetallic element 50 and the branch 48 of this element bends upwards so as to rotate the support 30 and the mercury switch 36 clockwise to a new angular position. By pivoting, the mercury switch 36 brings together the mercury contacts, so as to energize the electrical circuit and provide heat to the room.
After the mercury switch 36 is closed, the heater 58 is also energized to supply heat to the bimetallic element 50; As a result, the branch 48 of the element 50 bends downwards and turns the mercury switch 36 counterclockwise, until this switch s 'is tilted enough to open its contacts.
In this way, the contacts open more quickly than usual, that is, in the absence of the heating element 58. Thus, this element anticipates the temperature condition. - erases the room and prevents the set temperature from being exceeded.
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It will be understood that the lead wire L1 can be easily connected to terminal 72, if it is desired to remove the heating element 58 from the circuit and to dispense with the anti-anticipation effect of this element.
It should be noted that the new position of the mercury switch 36 between the branches 48, 52 of the bimetallic element 50 makes it possible to subject substantially the entire surface of the element 50 to the air flowing through it. the thermostat.This new arrangement makes the device more sensitive and considerably increases the number of its applications,
The embodiment shown in FIG. 4 differs from that of FIG. 1 in that a cam device is provided to vary the angular position of the support.
18, and that the bimetallic element 50 occupies a new position to allow installation of the cam adjuster.
The bimetallic element 50 is reversed, so that its branch 52 is now attached to the bracket 18, below the mercury switch 36, and the terminals 70, 72 and 74 are now aligned with the lower part of the plinth 10. The heating element 58 is disposed on the branch 52 as before, but it is slightly modified in that it is glued on the branch 52 to achieve maximum heat transfer to the bimetallic element.
The support 18 is provided with a single arm 84, through the end of which is screwed an adjustment screw 86. This screw has a rounded end 88 applied to the surface of a cam 90. This cam is of the elevation type. constant!
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it is fixed on the end of the lever 62, articulated by a pivot 92 on the base 10. The cam 90 rotates around the pivot 92 with the lever 62. A tension spring 94 is mounted between a pin 96 fixed on the soule 10 and an axis 98 carried by the arm 84, the two ends of this spring being fixed respectively on these two axes. The screw 86 is biased by the spring 94 so as to be applied against the surface of the cam 90; it therefore constitutes a precise cam bearing member.
If lever 62 is rotated around pivot 92, the constant elevation surface of cam 90 moves screw 86 by changing the angular position of bracket 18, and therefore mercury switch 36 and bimetallic element 50.
Cam 90 is also provided with a raised portion or boss 100, which rests on screw 86 when lever 62 is at the far left end of the sourse.
This allows the mercury switch to be quickly tilted to a large angle, so that a large reduction in temperature is necessary to return the switch to its normal operating position, thus achieving a positive "Closed" position. "of the device.
The operation of the embodiment of Figure 4 is the same as that explained previously considering the device of Figure 1, except for the adjustment device. It is therefore not necessary to expose this operation again.
The embodiment shown in Figure 5 differs from that of Figure 2 in that the element
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Bimetallic is V-shaped and a different mounting and pivoting device is used for the mercury switch.
The support 18 is articulated on the base 10 by the pivot 20 as before. This support 18 also defines a branch 24 provided with a pivot 26, but in the present embodiment this pivot 26 is axially aligned with a second pivot 26 (not shown) carried by the lower part of the support 18 and located at a certain distance from the upper pivot 26.
The U-shaped swivel bracket 30 is disposed between and rotatable on the pins 26.26; as before, it carries the bracket 32 of the mercury switch. Thus, in the present embodiment '-! - tion, the support 18 rotates around the axis defined by the pivot 20, while the support 30 can rotate, independently of the support 18, about another axis defined by the pivots 26, 26.
The folded-down portion 40 of the support 30 is connected to a branch 104 of the bimetallic element 106 in the form of a V by the rod 4- ,, in the same manner as in FIG. 2.
The other end 108 of the bimetallic element 106 is fixed on a support 110 which is itself fixed on the base 10.
Thus, in this embodiment, the bimetallic element is fixed at one end instead of being mounted on a pivoting support, as in FIGS. 1, 2 and 3. the support 110 is also provided with an extension 112, which is arranged so that an extension 114 of the support 30 can be applied to it when the lever 62 is in its position
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extreme left, that is to say in its "Closed" position.
A positive closure is thus achieved by keeping the mercury switch in the open position.
The adjustment device and the amplification heater of this embodiment are substantially the same as in FIG. 4 and have already been described.
To operate the device shown in figure 5, we connect the terminals 70,74 respectively to the wires L1, L2, as in figure 3, it is now assumed that the temperature of the room, in which the thermostat is located, corresponds to the temperature indicated by the graduated member 68; it is understood that the mercury switch 36 is open and that no current flows from terminal 72 to terminal 74.
If the room temperature decreases, the air flowing through the thermostat produces a corresponding decrease in the temperature of the bimetallic element 106 and the branch 104 of this element bends towards the branch 108 to drive the link 44 to the right. and to rotate bracket 30 clockwise about the axis defined by pivots 28,26. As a result, the mercury switch 36 tilts enough to unite its contacts and to thus pass an electric current which causes a heat input to the room.
When the mercury switch 36 closes, the heating element 58 is also energized and supplies heat to the bimetallic element 50, as explained by considering the embodiment shown in Figures 1. , 2 and 3.
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If the lever 62 is rotated from its middle position to a position corresponding to the setting of a higher temperature, the support 18 rotates clockwise, under the action of the spring 94 , around the axis defined by the pivot 20, the rotation of the support 18 makes the pivots 26, 26 turn clockwise, around the axis defined by the pivot 30, driving the support 30 and the mercury switch 36 to a new angular position.
The articulation between the folded part 40 and the connecting rod 44 has sufficient play to allow this article 40 a certain freedom of rotation with respect to the connecting rod 44, without modifying the position of the latter, or of the bimetallic element 106.
If the lever 62 is rotated to its extreme left position, that is to say to its "Closed" position, the screw 86 applies to the raised surface 100 to tilt the switch to the left. mercury at such a large angle that a considerable reduction in temperature is then necessary to return the switch to its normal operating position. On the other hand, for this position of the lever 62, the extension 112 of the support 110 is applied against the extension 114 of the support 30 and achieves a positive closure by keeping this support in its "Closed" position.
Three embodiments have been shown and described here
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1 of the invention, but it is obvious to those skilled in the art that the invention can be carried out in different ways and that modifications can be made to the construction.
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construction and arrangement of parts of the device without departing for this from the scope of the invention.
CLAIMS
1.Thermostatic control device comprising, in combination, a control capable of being moved from a first position to a second position, a bimetallic thermal element substantially enclosing this control, at least part of this element being movable and able to move in response to temperature variations affecting said element, and a connection between said movable part and the control for transmitting movement therebetween.
2. Device, according to l, characterized in that the control comprises a mercury switch mounted to pivot and able to move angularly to control the arrival of electrical energy, the bimetallic element comprising a folded strip to enclose the mercury switch whereby the almost total surface area of one side of the bimetallic strip is exposed directly to the surrounding air.
3. Device according to 2, characterized by an electrical resistance capable of heating the bimetallic band, and a device for supplying this resistance /
4. Device according to 3 or 3, characterized by a means controlled by hand which makes it possible to modify the angular position of the mercury switch.
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