Ressort de compression avec dérivation électrique. La présente invention concerne un ressort de compression avec dérivation électrique, pour appareils électriques.
Dans beaucoup d'appareils électriques, en particulier dans les parafoudres, des organes conducteurs sont librement assemblés dans une colonne et maintenus en contact l'un avec l'autre à l'aide d'un ressort de compression qui sert également à faire contact avec l'or gane extrême de la colonne contre lequel s'appuie le ressort. Les ressorts qui sont usuellement employés dans ce but sont faits en fil d'acier enroulé hélicoïdalement et, .afin d'assurer une connexion bien conductrice entre les organes d'appui aux deux extrémités du ressort, il faut prévoir une dérivation conductrice qui permet un bon passage de courant entre les deux organes conducteurs sans cependant déranger de manière quelcon que le jeu libre du ressort lorsqu'il est com primé ou libéré.
Suivant l'invention, dans un ressort de compression avec dérivation électrique, la dé rivation et des organes de contact correspon- dants sont faits d'une seule pièce de tôle mince de conductivité électrique élevée.
La pièce de tôle peut entourer le ressort et s'étendre par dessus les spires extrêmes du ressort pour former des- surfaces de con tact. La partie de la pièce de tôle, qui consti tue la dérivation proprement dite entre les organes de contact, peut être entrelacée avec les spires du ressort afin de maintenir en place la pièce de tôle sur le ressort.
Dans le même but, l'un ou les deux or ganes de contact peuvent être recourbés sur les spires extrêmes du ressort.
Les parties de la pièce de tôle qui consti tuent les organes de contact peuvent avoir approximativement la même grandeur et la même forme que les spires extrêmes du res sort et peuvent être reliées par une ou plu sieurs bandes formant la dérivation propre ment dite. La dérivation peut être disposée de façon qu'elle maintienne le ressort légèrement comprimé.
On obtient une dérivation très efficace et simple pour ces ressorts en entourant le res- sort hélicoïdal d'une bande plate de feuille métallique souple et hautement conductrice, telle que du cuivre, la bande s'étendant par dessus . les spires exttémes du ressort pour constituer les surfaces de contact, et ayant une partie intermédiaire flexible constituant la- connexion entre ces deux surfaces de con tact.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig: 1 montre un parafoudre en coupe avec une de ces formes d'exécution; La fig. 2 montre en perspçctive le res sort de compression avec dérivation '-utilisé dans le parafoudre représenté à la fig. 1;
La fig. 3 est une vue similaire à la fig. 2 montrant une autre forme d'exécution, et Les fig. 4 à 1 montrent cl'adires formes d'exécution en élévation.
A la fig. 1, on a représenté un para foudre comprenant une enveloppe tubulaire en porcelaine 1 dans laquelle est montée une pluralité de disques de résistance superposés 2 espacés les uns des autres pour obtenir de petits espaces à décharge plats 3, et une pièce isolante 4 constituant un éclateur avec les armatures 16 et 16' à parties bombées 16". Les détails du parafoudre représenté au dessin sont complètement décrits dans le brevet suisse No 10580l.
Afin de maintenir les éléments de la co lonne en contact avec l'aube et d'empêcher qu'ils ne soient déplacés ou secoués pendant le transport, aussi bien que d'assurer des connexions conductrices aux éléïnents extrê mes de la colonne, on a prévu, à une extré mité de Celle-ci, un ressort de eornpression 5 qui maintient les élénïents superposés -en,
contact entre eux et les presse contre une plaque extrême- de fond 6 à làqiielle est relié un coùducteûr 7.
Le ressort de compréssiôn .5 est en fil d'acier, ou toute autre matière. élastique àp- prdpüée entdïilëe en üiïe hélice 1b; ses spires extrêmes 11 et 12 étant formées de façon à être situées dans des plans parâllèles. La.
spire extrême supérieure 11 du ressort s'-ap- puie contre un capuchon métallique 13 for mant fermeture sur l'extrémité supérieure de l'enveloppe tubulaire en porcelaine 1 et qui est relié à un conducteur supérieur 14. Un capuchon en porcelaine 15 est fixé sur le . capuchon métallique 13 pour protéger l'inté rieur du parafoudre contre les. intempéries.
Pour obtenir une bonne connexion con ductrice entre le conducteur supérieur 14 et l'éclateur 4, qui constitue l'extrémité supé rieure de la colonne de décharge du para foudre, il faut que le ressort 5 ait une déri vation bonne conductrice reliant électrique ment le capuchon conducteur 13 du sommet du parafoudre à la plaque supérieure 16 de l'éclateur 4.
Dans les parafoudres construits dans les dernières années, la dérivation était un ar ticle très coûteux et se composait de deux disques de matière bonne conductrice, telle que du cuivre ou laiton, ayant un diamètre approximativement égal ou un peu plus grand que le diamètre de l'hélice 10, les .deux disques étant reliés. l'un à l'autre par un con ducteur flexible passant par le centre de l'hélice et par des trous centraux dans les deux disques et soudés à ceux-ci. Le but de cette dérivation était de prévoir une con nexion bonne conductrice entre les éléments extrêmes au sommet et au fond du ressort, sans compromettre le mouvement et la flexi bilité de celui-ci.
Les opérations nécessaires pour prépa rer les disques perforés, faire passer le con ducteur par l'intérieur du ressort et par les perforations des disques et souder les bouts du conducteur aux disques rendaient le res sort rie compression plus coûteux que cela ne peut être justifié par la fonction assez simple qu'il doit remplir. Avec les formes d'exécu tion décrites, cette dépense peut être réduite sans porter atteinte au fonctionnement du parafoudre.
Après de nombreux essais de différentes constrnetlons, il a, été trouvé qu'en utilisant -une bande plate flexible d'une feuille métal lique souple de haute conductibilité, il est possible de faire les organes de contact con ducteurs aux extrémités du ressort et la connexion de dérivation entre eux d'une. seule pièce et de se dispenser des différentes opé rations nécessaires pour l'ancien type de dé rivation de ressort, de telle sorte que .la déri vation complète du ressort est rendue moins chère qu'un seul disque de la dérivation anté rieurement utilisée.
Dans la forme d'exécution.de 1d dérivation du ressort de compression représentée aux fig. 1 et 2, 17 est une bande plate dé tôle de cuivre souple tendue sur la surface de la spire extrême 12 du ressort, les deux côtés de la bande étant alors recourbés vers l'inté rieur de l'hélice 10 et amenés le long du res sort jusqu'à la spire supérieure 11 et sont alors recourbés vers l'intérieur autour de cette spire supérieure 11.
Les extrémités libres de la -bande sont reliées ensemble en une boucle fermée à l'aide d'un piton 18.. Les parties de bande plates 21 et 22 s'étendant par des sus les spires supérieure et inférieure 11 et 12 du ressort constituent les organes de con tact de la dérivation, tandis que les parties latérales de la boucle, qui sont entrecalées avec les spires de l'hélice,
constituent la dé rivation proprement dite > et sont l'équivalent du fil toroné -eondticteur utilisé dans les déri vations de construction antérieure susdécri- tes. Le ressort est de préférence maintenu lé gèrement comprimé par la<B>,</B> bande 17 repré sentée à la fig. 2.
La préparation de la dérivation décrite est très simple, une machine à agrafer ordi riaire étant suffisante pour fixer les deux extrémités de la bande. La matière .de préfé rence utilisée pour la bande est une feuille de cuivre mince d'une épaisseur d'approxima tivement 0,12.5 mm. Des bandes d'une lar geur d'environ 12 mm sont utilisées avec des ressorts de 50 mm de diamètre. Comme les parties latérales de la boucle sont passées à l'intérieur du ressort, la bande est bien sup portée par le ressort et ne tombe pas de celui- ci pendant le montage de parafoudre.
L'idée d'utiliser une bande de matière en feuille souple pour faire les. organes de con- tact extrêmes de la dérivation ainsi que la connexion intermédiaire conductrice entre eux peut être réalisée suivant d'autres for mes d'exécution, dont quelques-unes sont re- prése4tées aux fig. 3 à 6.
Dans la forme d'exécution représentée a la fig, 3, la dérivation est analogue à celle représentée aux fig. 1 et 2; avec la différence seulement que la bande conductrice 25 est dé coupée avec des parties élargies circulaires 26, 27 pour obtenir des surfaces de contact plus grondes aux extrémités supérieure et infé rieure<B>du</B> ressort de compression.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, une bande<B>29</B> de longueur suffi sante peur pouvoir entourer le ressort héli coïdal 10 à l'état détendu ou non comprimé a ses extrémités reliées ensemble en '30 de façon à former une boucle. La boucle finie est glissée sur le ressort et les deux parties extrêmes 31 et 32. qui dépassent les spires d'extrémité 11 et 12 du ressort, sont rceour- bées vers l'intérieur.
Les parties recourbées ainsi formées sont souvent suffisantes pour maintenir la, bande en place pendant l'opéra tion- d'assemblage, jusqu'à ce que le ressort 10 avec sa boucle de dérivation<B>29</B> soit placé dans sa position définitive dans le pa,ra- f oudre.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 5, une bande flexible 33 en. matière concluetrice de forme en U est posée sur le ressort 10, les deux branches latérales 34 et. 35 de la bande en<B>U</B> s'étendant respective ment par dessus les surfaces des spires ex trêmes 11 et -12 du ressort, et ayant leurs extrémités 36 et 37 enroulées autour du fil constituant ces spires ou des spires adjacen tes, pour maintenir la bande en place.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 6, une feuille mince de cuivre pré sente deux godets annulaires 45 et 46, em brassant les spires extrêmes 11 et 12 du res sort hélicoïdal, les deux godets étant main tenus ensemble par des parties de bande 47 et 48 qui sont solidaires des parties formant les godets avec lesquelles elles ont été obte- nues dans une même feuille de tôle.
La dé rivation décrite .est assemblée soit en formant d'abord les deux godets 45 et 46 et en com primant ensuite légèrement le ressort'-et en mettant les godets en place, :ou bien en fai sant d'abord les parties de la feuille qui for ment les deux godets, en forme de rondelles planes annulaires et en recourbant les bords des rondelles autour des spires d'extrémité après que la boucle a été placée sur le res sort.
Une .dernière forme d'exécution est repré sentée à la fig. 7, dans laquelle une bande conductrice 51 en forme de U est placée par sa partie médiane par dessous la spire infé rieure 12 du ressort, les deux branches 52 et 53 de la bande s'étendant sur les côtés du res sort et étant recourbées vers l'intérieur au tour de<B>la</B> spire supérieure 11.
Dans toutes les formes d'exécution repré sentées, la dérivation passe sur les spires ex trêmes du ressort. Il résulte de cette cons truction que, lorsque le .ressort -est mis en place dans le parafoudre assemblé, sa pres sion sert à presser l'élément de dérivation contre le capuchon terminal 1-3 et la plaque conductrice 16 de la fig. 1- de façon qu'un bon contact électrique est assuré sans avoir recours à de la soudure, des boulons ou d'au tres moyens d'assemblage spéciaux.
Compression spring with electrical bypass. The present invention relates to a compression spring with electrical bypass, for electrical devices.
In many electrical devices, especially in lightning arresters, conductive members are freely assembled in a column and kept in contact with each other by means of a compression spring which also serves to make contact with each other. the extreme gold of the column against which the spring rests. The springs which are usually employed for this purpose are made of helically wound steel wire and, in order to ensure a good conductive connection between the support members at both ends of the spring, a conductive branch must be provided which allows a good current flow between the two conductive members without however disturbing in any way the free play of the spring when it is compressed or released.
According to the invention, in a compression spring with electrical bypass, the bypass and corresponding contact members are made from a single piece of thin sheet metal of high electrical conductivity.
The sheet metal may surround the spring and extend over the end coils of the spring to form mating surfaces. The part of the sheet metal part, which constitutes the actual derivation between the contact members, can be interlaced with the turns of the spring in order to hold the sheet metal part in place on the spring.
For the same purpose, one or both of the contact members can be bent over the end turns of the spring.
The parts of the sheet metal part which constitute the contact members can have approximately the same size and the same shape as the end turns of the spring and can be connected by one or more bands forming the branch proper. The bypass can be arranged so that it keeps the spring slightly compressed.
A very efficient and simple branching is obtained for these springs by surrounding the coil spring with a flat strip of flexible, highly conductive metal foil, such as copper, the strip extending over it. the outer turns of the spring to constitute the contact surfaces, and having a flexible intermediate part constituting the connection between these two contact surfaces.
Several embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 shows a surge arrester in section with one of these embodiments; Fig. 2 shows in perspective the res out of compression with derivation '-used in the surge arrester shown in fig. 1;
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2 showing another embodiment, and FIGS. 4 to 1 show adires embodiments in elevation.
In fig. 1, there is shown a lightning arrester comprising a tubular porcelain casing 1 in which is mounted a plurality of superimposed resistance discs 2 spaced from each other to obtain small flat discharge spaces 3, and an insulating part 4 constituting a spark gap with reinforcements 16 and 16 'with 16 "convex parts. The details of the arrester shown in the drawing are fully described in Swiss patent No. 10580l.
In order to keep the column elements in contact with the vane and to prevent them from being moved or shaken during transport, as well as to ensure conductive connections at the end elements of the column, we have provided, at one end thereof, a pressure spring 5 which maintains the superimposed elements -en,
contact between them and presses them against a bottom end plate 6 to which is connected a duct 7.
The compression spring .5 is made of steel wire, or any other material. elastic prdpüée entdïilëe en üiïe helix 1b; its end turns 11 and 12 being formed so as to be located in parallel planes. The.
upper end coil 11 of the spring rests against a metal cap 13 for closing on the upper end of the tubular porcelain casing 1 and which is connected to an upper conductor 14. A porcelain cap 15 is attached on the . metal cap 13 to protect the interior of the surge arrester against. severe weather.
To obtain a good conductive connection between the upper conductor 14 and the spark gap 4, which constitutes the upper end of the discharge column of the lightning arrester, the spring 5 must have a good conductive derivation electrically connecting the conductive cap 13 from the top of the surge arrester to the top plate 16 of the spark gap 4.
In surge arresters built in later years, the bypass was a very expensive item and consisted of two discs of good conductive material, such as copper or brass, having a diameter approximately equal to or somewhat larger than the diameter of the 'propeller 10, the two discs being connected. one to the other by a flexible conductor passing through the center of the propeller and through central holes in the two discs and welded to them. The aim of this derivation was to provide a good conductive connection between the end elements at the top and at the bottom of the spring, without compromising the movement and flexibility of the latter.
The operations necessary to prepare the perforated discs, to pass the conductor through the interior of the spring and through the perforations in the discs and to weld the ends of the conductor to the discs made the res out of compression more expensive than can be justified by the fairly simple function it should perform. With the embodiments described, this expense can be reduced without compromising the operation of the surge arrester.
After many tests of different constructions, it has been found that by using a flexible flat strip of a flexible lique metal sheet of high conductivity, it is possible to make the contact members conductive at the ends of the spring and the branch connection between them of a. part and dispense with the various operations necessary for the old type of spring bypass, so that .la complete bypass of the spring is made less expensive than a single disc of the previously used bypass.
In the embodiment of 1d derivation of the compression spring shown in FIGS. 1 and 2, 17 is a flat strip of flexible copper sheet stretched over the surface of the end coil 12 of the spring, the two sides of the strip then being curved inwardly of the propeller 10 and brought along the res comes out to the upper turn 11 and are then curved inwards around this upper turn 11.
The free ends of the strip are connected together in a closed loop using a stud 18. The flat strip portions 21 and 22 extending from above the upper and lower turns 11 and 12 of the spring constitute the contact members of the bypass, while the lateral parts of the loop, which are interspersed with the turns of the helix,
constitute the derivation itself> and are the equivalent of the stranded wire -condtictor used in the derivations of previous construction described above. The spring is preferably kept slightly compressed by the <B>, </B> strip 17 shown in FIG. 2.
The preparation of the described lead is very simple, an ordinary stapling machine being sufficient to secure both ends of the strip. The preferred material used for the strip is a thin copper foil approximately 0.12.5 mm thick. Strips with a width of about 12 mm are used with springs of 50 mm in diameter. As the lateral parts of the loop are passed inside the spring, the band is well supported by the spring and does not fall from it during the assembly of the arrester.
The idea of using a strip of flexible sheet material to make them. end contact members of the bypass as well as the conductive intermediate connection between them can be made according to other embodiments, some of which are shown in FIGS. 3 to 6.
In the embodiment shown in Fig. 3, the branch is similar to that shown in Figs. 1 and 2; with the difference only that the conductive strip 25 is cut with circular widened parts 26, 27 to obtain rougher contact surfaces at the upper and lower ends <B> of the </B> compression spring.
In the embodiment shown in FIG. 4, a strip <B> 29 </B> of sufficient length to be able to surround the coil spring 10 in a relaxed or uncompressed state with its ends connected together at '30 so as to form a loop. The finished loop is slid over the spring and the two end parts 31 and 32, which protrude from the end coils 11 and 12 of the spring, are curved inward.
The bent parts thus formed are often sufficient to hold the strip in place during the assembly operation, until the spring 10 with its branch loop <B> 29 </B> is placed in its position. final position in the pa, ra- f oudre.
In the embodiment shown in FIG. 5, a flexible strip 33 in. U-shaped concletrice material is placed on the spring 10, the two side branches 34 and. 35 of the <B> U </B> strip extending respectively over the surfaces of the extreme turns 11 and -12 of the spring, and having their ends 36 and 37 wound around the wire constituting these turns or turns adjacent to hold the tape in place.
In the embodiment shown in FIG. 6, a thin sheet of copper has two annular cups 45 and 46, stirring the end turns 11 and 12 of the helical reshuffle, the two cups being hand held together by band parts 47 and 48 which are integral with the parts forming the buckets with which they were obtained in the same sheet of metal.
The derivative described is assembled either by first forming the two buckets 45 and 46 and then compressing the spring slightly and putting the buckets in place, or by first making the parts of the sheet which forms the two buckets, shaped as annular flat washers and curving the edges of the washers around the end turns after the loop has been placed over the res out.
A last embodiment is shown in FIG. 7, in which a U-shaped conductive strip 51 is placed by its middle part below the lower coil 12 of the spring, the two branches 52 and 53 of the strip extending on the sides of the spring and being curved towards the interior around <B> the </B> upper coil 11.
In all the embodiments shown, the derivation passes over the ex treme turns of the spring. As a result of this construction, when the spring is placed in the assembled surge arrester, its pressure serves to press the bypass element against the end cap 1-3 and the conductive plate 16 of FIG. 1- so that a good electrical contact is ensured without resorting to welding, bolts or other special assembly means.