EP0036815B1 - Dispositif d'articulation d'une lame mobile pivotante sur son embase, et interrupteur comportant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif d'articulation d'une lame mobile pivotante sur son embase, et interrupteur comportant un tel dispositif Download PDF

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EP0036815B1
EP0036815B1 EP81400442A EP81400442A EP0036815B1 EP 0036815 B1 EP0036815 B1 EP 0036815B1 EP 81400442 A EP81400442 A EP 81400442A EP 81400442 A EP81400442 A EP 81400442A EP 0036815 B1 EP0036815 B1 EP 0036815B1
Authority
EP
European Patent Office
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float
liquid
movable blade
blade
cavity
Prior art date
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Expired
Application number
EP81400442A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0036815A1 (fr
Inventor
Gérard Holvoet
Jacques Legrand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Socapex SA
Original Assignee
Socapex SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Socapex SA filed Critical Socapex SA
Publication of EP0036815A1 publication Critical patent/EP0036815A1/fr
Application granted granted Critical
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H1/00—Contacts
    • H01H1/06—Contacts characterised by the shape or structure of the contact-making surface, e.g. grooved
    • H01H1/08—Contacts characterised by the shape or structure of the contact-making surface, e.g. grooved wetted with mercury
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H29/00—Switches having at least one liquid contact

Definitions

  • the present invention relates to a hinge device of a blade, movable in an angular movement, and pivoting on its support.
  • An example of such an articulation is found, inter alia, in switches with wet contacts and with magnetic control.
  • Switches with contacts wetted by a conductive liquid, most generally consisting of mercury or an amalgam of mercury, are known in the art; they are frequently called “ILM”, mercury wetted switch, or in English “mercury wetted switch”.
  • ILM mercury wetted switch
  • This category of electric switches is, in its most generally known form, constituted by a system of associated metal blades, at least one of which has a certain flexibility, sealed in a glass bulb inside which has been introduced a enough mercury to wet the blades.
  • the main advantage of this type of switch is that it offers very good electrical contact without damaging the surfaces that come into contact since they are wetted by mercury, which regenerates the surfaces of the blades.
  • this type of switch has a certain number of drawbacks among which the fact that, in order to obtain sufficient flexibility of the movable blade, it must have a certain length combined with a certain thinness, which results in a relatively large device, of the order of 2 cm in length, which is contrary to the current trend in technology, which goes in the direction of miniaturization made necessary by the increasing complexity of electronic systems such as for example telephone exchanges, or professional equipment.
  • wet reed switches must therefore combine small dimensions, sensitivity to low currents so that they can be controlled for example by integrated circuits, insensitivity to vibrations which are included in all standards. of receiving materials, and also for cost reasons, the need for them to be made with few mechanical adjustments, which moreover leads to an increase in their reliability since the fewer the adjustments, the less has possible causes of misadjustments.
  • the articulation of the movable blade of a switch is produced either by an element of the blade provided with flexibility, or by a mechanical articulation.
  • German patent application 2 106 321 proposes a mercury switch comprising a contact support whose articulation is produced by a part forming an axis cooperating with a bearing, mercury ensuring the electrical continuity between the axis and the bearing.
  • the presence of an axis and a bearing implies the constraints of good mechanical precision.
  • US Patent 2,295,602 discloses a switch in which the switching takes place in translation.
  • a contact element is integral with an armature arranged in a sleeve and the surface tension of mercury exerts on the armature a downward force, so as to maintain the contact region of the contact element in close electrical contact with the contact region of a rear contact element.
  • Such a switch is relatively complicated and is not adaptable to a pivoting movable blade.
  • French Patent 2,392,485 discloses a hinge for a rotating moving part wetted with mercury which remains in permanent contact with an electrode and is movable so as to make contact either with one or the other of two other electrodes. It is guided by a cavity which implies a certain assembly precision.
  • the invention relates to a device for articulating a movable blade, the plane of which pivots in an angular movement around a pivot axis located at a base, and which does not have the aforementioned drawbacks.
  • the movable blade is integral with a float comprising said pivot axis and floating on a liquid contained in a cavity in which it is retained by capillarity. and which is practiced in the base, the nature of the material of the float and its dimensions being such that the buoyancy exerted by the liquid is greater than or equal to the weight of the mobile assembly constituted by the float, the mobile blade and the film that wets the moving blade, the balance of forces ensuring that the joint functions independently of its position in space.
  • the dimensions of the cavity must simply allow mercury to be retained by capillary action and therefore it does not need to be produced with precision, which simplifies the manufacture and lowers the cost prices.
  • FIG. 1 represents an example of a switch with moving blades according to the known art, which was the subject of a patent application by the applicant.
  • a metal base 1 is crossed by two rods 2 and 3 sealed by means of glass beads, these two rods 2 and 3 constituting the so-called rest and working contacts, and being bent so as to ensure good contact with a blade 4 which if found between them.
  • This blade 4 is made of a ferromagnetic material and it is articulated at one of its ends around a liquid hinge 5 constituted by a certain amount of mercury which wets the blade 4 as well as two metal rods 6 and 7 parallel between them and spaced a distance very slightly greater than the thickness of the blade.
  • the assembly of the blade 4, the rods 6 and 7, as well as the contacts 2 and 3 are wetted with mercury.
  • the external connections are ensured by the rods 2 and 3 which pass through the base as well as by a third rod which is also called 1, in the figure, because it is in electrical contact with the base 1.
  • This type of relay is supplemented by a small magnet 8 of polarization, by a cover of closing, which is not represented to let see the interior of the relay, and by a control coil, which is not also represented, and which is located under the base between the output connections 1, 2 and 3.
  • This wet contact switch has progress compared to known switches and its operation is fully satisfactory. However, it requires a certain precision machining so as to avoid the risk of seizing or mechanical jamming of the blade between the two rods 6 and 7 which provide its liquid hinge. Indeed, the liquid hinge must be adjusted well enough for the mercury to ensure bridge contact between the rods 6 and 7 and the blade 4, and for the blade 4 to be held in this hinge without escaping during vibration. , this adjustment should not however oppose the sensitivity of the switch.
  • FIG. 2 represents the means of articulation of the movable blade as it is proposed under the invention.
  • the movable blade 9 is integral with a part 10 to which it is attached by welding, brazing, or even by any other means such as a T-shaped cutting and a metal pushing.
  • This part 10 does not function as an axis of rotation - because it does not have the precision of machining, and it is not associated with bearings - but rather as a float to support the movable blade 9 and allow its movement angular.
  • the part 10 which is metallic floats on a mercury bath 11 which is held in place by a cavity 12 arranged in a base 13.
  • the float 10 has an elongated shape since it is integral with a blade, by its slice. However, it can have the same length as the width of the blade, or a longer length.
  • the base 13 has the form of the bases of encapsulation boxes for discrete semiconductors of the signal transistor type, but it can have any other form suitable for producing a switch.
  • the movable assembly of the pallet 9 and the integral float 10 is introduced into the cavity 12 and floats in indifferent equilibrium in the conductive liquid with which this cavity is filled.
  • the weight of the mobile assembly is equal to the buoyancy exerted by the liquid on the float, which implies that the material of which the float is made has a lower density than that of the liquid in which it is immersed, because of the additional weight imposed by the movable blade which it is out of the liquid.
  • the weight of the mobile assembly is 18 mg for the float, 6 mg for the pallet, to which are added 5 mg for the mercury on the surface of the pallet.
  • the total weight is therefore 29 mg, however the buoyancy exerted on the float is 29.6 mg.
  • the weight of the pallet is therefore less than the Archimedes thrust exerted by the mercury and the mobile assembly floats in the mercury.
  • the volume of the cavity 12 being small, and provided that the surfaces of this cavity and the surfaces of the mobile assembly are wetted by mercury as well as the stops, the latter remains in place in all positions with respect to the vertical of the place, thanks to the surface tension forces; Archimedes' thrust is always exerted on the float to cancel the weight of the mobile assembly.
  • the base 13 in which the cavity 12 is machined is metallic: it then suffices to treat the surfaces of the cavity 12 so as to make them wettable.
  • the base 13 may also include, inside the outer ring, which is always metallic in anticipation of closing by electrical welding, a flat cake. bale which is made of ceramic: it then suffices to metallize, by brush or by any suitable process, the walls of the cavity 12 so as to make them wettable by mercury.
  • FIG. 3 represents the cavity 12 seen in plan and in section, in the central part of the base 13;
  • the cavity has been shown to have a substantially square section at its ends. In fact, this is only an example of realization; what is important is essentially that the two walls of the cavity leave between them and the float sufficient play so that the float is actually surrounded by the liquid, and does not block, the bottom of the cavity can be indifferently flat or curved , semi-cylindrical for example.
  • the cavity 12 can be either machined, by chip removal, in a metal base 13, or stamped in metal. But if the base 13 is made of ceramic, the cavity 12 can be obtained by sintering during the production of the base.
  • This cavity 12 in a preferred embodiment, consists of three parts, a central part and two parts at the ends of the float.
  • the two end parts 14 and 15 have a width dimension equal to the diameter of the float, increased by a certain clearance such as for example a third of the diameter of the float in addition, so as to ensure sufficient guidance of the mobile assembly, without risk of jamming.
  • the depth of these two end parts 14 and 15 must be at least equal to the diameter of the float.
  • the parts 14 and 15 of the cavity 12 constitute bearings for the float, incorrect term because a bearing supposes a greater precision in the adjustment, it is however possible state that these end portions 14 and 15 constitute guide cages, intended to prevent seizure or jamming of the mobile assembly, but these cages do not require high machining precision.
  • the central part 16 is that which constitutes the reserve of mercury in the cavity 12. For this, its width is notably increased compared to that of the end parts 14 and 15 and it is for example, of the order of 50% wider than the diameter of the movable member. Its depth is also increased accordingly.
  • the movable element When the movable element is placed in the cavity 12 and the latter is filled with mercury, which is hitherto the most commonly used conductive liquid, as well as its amalgams, the internal tension forces of the mercury as well that the wettability of the latter against the walls of the cavity, in its external parts 14 and 15, and the wettability of the mercury on the float 10, effectively prevent the mercury from leaking from the outside, which means that it is not useful to close the cavity 12 outside the base 13.
  • FIG. 4 shows two examples of means for fixing the mobile assembly to the base of the switch.
  • the invention provides either a narrow metal plate as shown in 17, which covers only the external parts 14 and 15 of the cavity 12, or a wide metal plate such as that shown in 18 which covers the part of the cavity 12 located between the movable blade 9 and the periphery of the base 13.
  • the assembly of the two narrow plates 17, or of the two large plates 18, can be replaced by a single v-shaped part, the two branches of which constitute the two plates.
  • a narrow plate such as 17 has the advantage of ensuring friction on the float 10 only on a short generator, that is to say that the friction is low.
  • a wider plate like that shown in 18 ensures a more complete closure of the cavity, which is always a useful precaution to prevent mercury from emerging from the cavity as a result of sudden impact for example.
  • Figure 5 shows the floating joint of the movable blade seen from one end of the device.
  • the movable blade 9 is welded to its float 10 seen at the end, and it floats on a small amount of mercury 11 inside a cavity 12 hollowed out in the base 13 of a switch with wet contacts.
  • a metal element 17 prevents the movable blade and float assembly from leaving its cavity.
  • Figure 5 is intended to highlight the fact that the float 10 is in a liquid bath, and that the spacing of the walls of the cavity does not allow this hinge device to be confused with a mechanical axis, held in two bearings .
  • the embodiment which has been described is based on the case where the conductive liquid is mercury, because it is still mercury and its alloys which are currently the most commonly used liquids.
  • this type of mobile joint and its production remain valid and belong to the field of the invention in the case where the conductive liquid is other than mercury.
  • the conducting liquid is the eutectic NaK, for example, eutectic between sodium and potassium melting at 5 °; it suffices to ensure the operation of this articulation device to adapt the densities and the dimensions of the float to the density of the conductive liquid.
  • the wet contact relay which completes the articulation device as described, is completed by means of so-called work and rest electrodes, which pass through the base 13 ensuring, on one side of the base the external contacts, and on the other side of the base, the rest and work contacts with the movable pallet 9.
  • the common contact on the movable pallet 9 is made directly on the base 13 if the latter is metallic, or by means screen-printed metalization if the base 13 is made of ceramic or insulating material.
  • the relay is also supplemented, according to the rules of those skilled in the art, by a polarizing magnet which preferentially directs the movable blade towards one of the two contacts, as well as by external control means, ie a coil, or a mobile magnet, and it is closed by a hermetically sealed cover on the base.
  • a polarizing magnet which preferentially directs the movable blade towards one of the two contacts
  • external control means ie a coil, or a mobile magnet

Landscapes

  • Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
  • Level Indicators Using A Float (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'articulation d'une lame, mobile selon un mouvement angulaire, et pivotant sur son support. Un exemple d'une telle articulation se trouve, entre autres, dans les interrupteurs à contacts mouillés et à commande magnétique.
  • Pour concrétiser l'invention, celle-ci sera exposée en s'appuyant sur le cas d'un interrupteur électrique, sans que ceci ne présente un limitation au domaine de l'invention.
  • Les interrupteurs à contacts mouillés par un liquide conducteur, constitué le plus généralement par du mercure ou par un amalgame de mercure, sont connus dans la technique; ils sont fréquemment dénommés "ILM", interrupteurs à lames mouillées par le mercure, ou en anglais "mercury wetted switch". Cette catégorie d'interrupteurs électriques est, sous sa forme la plus généralement connue, constituée par un système de lames métalliques associées, dont une au moins présente une certaine souplesse, scellées dans une ampoule de verre à l'intérieur de laquelle a été introduite une quantité de mercure suffisante pour mouiller les lames. Ce type d'interrupteurs a pour principal avantage d'offrir un très bon contact électrique sans détérioration des surfaces qui entrent en contact puisqu'elles sont mouillées par le mercure, lequel régénère les surfaces des lames. Par contre, sous sa forme en ampoule de verre, ce type d'interrupteurs présente un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels le fait que, pour obtenir une souplesse suffisante de la lame mobile, celle-ci doit avoir une certaine longueur alliée à une certaine minceur, ce qui aboutit à un dispositif relativement grand, de l'ordre de 2 cm de longueur, ce qui s'oppose à la tendance actuelle de la technologie, laquelle va dans le sens de la miniaturisation rendue nécessaire par la complexité croissante des systèmes électroniques tels que par exemple les centraux téléphoniques, ou les matériels professionnels.
  • Pour répondre aux besoins de l'industrie, les interrupteurs à lames mouillées doivent donc allier des dimensions petites, une sensibilité aux faibles courants de façon à pouvoir être commandés par exemple par des circuits intégrés, une insensibilité aux vibrations qui sont inclues dans toutes les normes de réception des matériels, et également pour des raisons de prix de revient, la nécessité qu'ils soient réalisés moyennant peu de réglages mécaniques, ce qui d'ailleurs entraîne une augmentation de leur fiabilité puisque moins il y a de réglages, moins il y a de causes de déréglages possibles.
  • Selon l'art antérieur, l'articulation de la lame mobile d'un interrupteur est réalisée soit par un élément de la lame doté de souplesse, soit par une articulation mécanique.
  • Divers types d'articulations mécaniques ont déjà été proposés qui ne fonctionnent de manière satisfaisante que si les pièces ont une bonne précision mécanique.
  • La demande de brevet allemand 2 106 321 propose un interrupteur à mercure comprenant un support de contact dont l'articulation est réalisée par un pièce formant axe coopérant avec un palier, du mercure assurant la continuité électrique entre l'axe et le palier. La présence d'un axe et d'un palier implique les contraintes d'une bonne précision mécanique.
  • Le brevet des Etats-Unis 2 295 602 divulgue un interrupteur dans lequel la commutation s'opère translation. Un élément de contact est solidaire d'une armature disposée dans un manchon et la tension superficielle du mercure exerce sur l'armature une force dirigée vers le bas, de manière à maintenir la région de contact de l'élément de contact en contact électrique étroit avec la région de contact d'un élément de contact arrière. Un tel interrupteur est relativement compliqué et n'est pas adaptable à une lame mobile pivotante.
  • Le brevet français 2 392 485 divulgue une articulation pour une pièce mobile en rotation mouillée par du mercure qui reste en contact permanent avec une électrode et est déplaçable de manière à faire contact soit avec l'une ou l'autre de deux autres électrodes. Elle est guidée par une cavité ce qui implique une certaine précision d'assemblage.
  • L'invention concerne un dispositif d'articulation d'une lame mobile dont le plan pivote selon un mouvement angulaire autour d'un axe de pivotement situé au niveau d'une embase, et qui ne présente pas les inconvénients précités.
  • Dans ce but, il est caractérisé en ce que la lame mobile est solidaire d'un flotteur comprenant ledit axe de pivotement et flottant sur un liquide contenu dans une cavité dans laquelle il est retenu par capillarité. et qui est pratiquée dans l'embase, la nature du matériau du flotteur et ses dimensions étant telles que la poussée d'Archimède exercée par le liquide est supérieure ou égale au poids de l'ensemble mobile constitué par le flotteur, la lame mobile et la pellicule qui mouille la lame mobile, l'équilibre des forces assurant à l'articulation un fonctionnement indépendant de sa position dans l'espace.
  • Les dimensions de la cavité doivent simplement permettre de retenir le mercure par capillarité et par conséquent elle n'a pas besoin d'être réalisée avec précision, ce qui simplifie la fabrication et abaisse les prix de revient.
  • L'invention sera mieux comprise et ses avantages ressortiront de la description d'un exemple de réalisation qui suit, laquelle s'appuie sur les figures suivantes qui représentent:
    • -figure 1: un exemple d'interrupteur à lames mobiles selon l'art connu;
    • -figure 2: le schéma de l'articulation selon l'invention;
    • -figure 3: vue en plan et en élévation de la cavité servant à l'articulation selon l'invention;
    • -figure 4: deux dispositifs de blocage de l'articulation selon l'invention;
    • -figure 5: vue en élévation de l'articulation et du flotteur dans le mercure.
  • La figure 1 représente un exemple d'interrupteur à lames mobiles selon l'art connu, qui a fait l'objet d'une demande de brevet par la demanderesse.
  • Dans ce type d'interrupteur, un socle 1 métallique est traversé par deux tiges 2 et 3 scellées au moyen de perles de verre, ces deux tiges 2 et 3 constituant les contacts dits de repos et de travail, et étant recourbées de façon à assurer un bon contact avec une lame 4 qui si trouve entre eux. Cette lame 4 est constituée d'un matériau ferromagnétique et elle est articulée à l'une de ses extrémités autour d'une charnière liquide 5 constituée par une certaine quantité de mercure qui mouille la lame 4 ainsi que deux tiges métalliques 6 et 7 parallèles entre elles et éloignées d'une distance très légèrement supérieure à l'épaisseur de la lame. L'ensemble de la lame 4, des tiges 6 et 7, ainsi que des contacts 2 et 3 sont mouillés par le mercure. Les connexions extérieures sont assurées par les tiges 2 et 3 qui passent à travers l'embase ainsi que par une troisième tige qui est appelée 1 également, sur la figure, parce qu'elle est en contact électrique avec l'embase 1. Ce type de relais est complété par un petit aimant 8 de polarisation, par un capot de fermeture, qui n'est pas représenté pour laisser voir l'intérieur du relais, et par une bobine de commande, qui n'est pas représentée également, et qui trouve place sous l'embase entre les connexions de sortie 1, 2 et 3.
  • Cet interrupteur à contacts mouillés présente un progrès par rapport aux interrupteurs connus et son fonctionnement donne pleinement satisfaction. Cependant, il nécessite un certain usinage de précision de façon à éviter le risque d'un grippage ou d'un coincement mécanique de la lame entre les deux tiges 6 et 7 qui assurent sa charnière liquide. En effet, la charnière liquide doit être assez bien réglée pour que le mercure assure un contact par pont entre les tiges 6 et 7 et la lame 4, et pour que la lame 4 soit maintenue dans cette charnière sans s'échapper au cours des vibration, ce réglage ne devant pas cependant s'opposer à la sensibilité de l'interrupteur.
  • La figure 2 représente le moyen d'articulation de la lame mobile tel qu'il est proposé au titre de l'invention.
  • Selon l'invention, la lame mobile 9 est solidaire d'une pièce 10 sur laquelle elle est rapportée par soudure, brasage, ou encore par tout autre moyen tel qu'une découpe en forme de T et un repoussage du métal. Cette pièce 10 ne fonctionne pas comme un axe de rotation - car il n'en a pas la précision d'usinage, et il n'est pas associé à des paliers - mais bien comme flotteur pour supporter la lame mobile 9 et permettre son déplacement angulaire. En effet, la pièce 10 qui est métallique flotte sur un bain de mercure 11 qui est maintenu en place par une cavité 12 aménagée dans une embase 13. Le flotteur 10 a une forme allongée puisqu'il est solidaire d'une lame, par sa tranche. Cependant, il peut avoir même longueur que la largeur de la lame, ou une longueur supérieure. La forme de sa section est indifférente, mais, si sa longueur est supérieure à la largeur de la lame, il est intéressant que les parties débordantes soient cylindriques, pour éviter les blocages mécaniques. Sur cette figure 2, l'embase 13 a la forme des embases de boîtiers d'encapsulation de semiconducteurs discrets du type transistor de signal, mais elle peut avoir tout autre forme convenant à la réalisation d'un interrupteur.
  • L'ensemble mobile de la palette 9 et du flotteur 10 solidaire est introduit dans la cavité 12 et flotte en équilibre indifférent dans le liquide conducteur dont est rempli cette cavité.
  • Il suffit pour obtenir ce résultat que le poids de l'ensemble mobile soit égal à la poussée d'Archimède exercée par le liquide sur le flotteur, ce qui implique que le matériau dont est constitué le flotteur ait une masse volumique plus faible que celle du liquide dans lequel il est immergé, à cause du poids supplémentaire imposé par la lame mobile qui elle, est hors du liquide.
  • Le calcul suivant effectué sur un exemple concret d'interrupteur montre que la lame 9 flotte bien dans le liquide conducteur grâce à son flotteur 10. Soit le mercure, de masse volumique 13,6 g/cm3, le liquide conducteur qui assure la flottaison de l'ensemble mobile. Soit une lame mobile, en fer-nickel à 78 %, de masse volumique 8,60 g/cm3, et de dimension 0,97 x 0,186 x 3,9 mm, cette lame mobile étant recouverte d'un film de mercure de 0,05 mm d'épaisseur. Soit enfin un flotteur en fer-nickel à 50 %, de masse volumique 8,25 g/cm3, de diamètre 0,61 mm sur une longueur de 7,5 mm. Le poids de l'ensemble mobile est de 18 mg pour le flotteur, 6 mg pour la palette, auxquels s'ajoutent 5 mg pour le mercure en surface de la palette. Le poids total est donc de 29 mg, cependent que la poussée d'Archimède exercée sur le flotteur est de 29,6 mg. Le poids de la palette est donc inférieur à la poussée d'Archimède exercée par le mercure et l'ensemble mobile flotte dans le mercure.
  • On remarquera que, le volume de la cavité 12 étant petit, et à condition que les surfaces de cette cavité et les surfaces de l'ensemble mobile soient mouillées par le mercure ainsi que les butées, celui-ci reste en place dans toutes les positions par rapport à la verticale du lieu, grâce aux forces de tension superficielles; la poussée d'Archimède s'exerce toujours sur le flotteur pour annuler le poids de l'ensemble mobile.
  • La condition de mouillabilité qui a été éconcée est facilement résolue si l'embase 13 dans laquelle est usinée la cavité 12 est métallique: il suffit alors de traiter les surfaces de la cavité 12 de façon à les rendre mouillables. En fait, l'embase 13 peut également comporter, à l'intérieur de la couronne extérieure, qui est toujours métallique en prévision de la fermeture par soudure électrique, une galette centrale qui est en céramique: il suffit alors de métalliser, au pinceau ou par tout procédé adéquat, les parois de la cavité 12 de façon à les rendre mouillables par le mercure.
  • La figure 3 représente la cavité 12 vue en plan et en coupe, dans la partie centrale de l'embase 13;
  • Sur la figure 2, la cavité a été représentée comme ayant une section à ses extrémités sensiblement carrée. En fait, il ne s'agit là que d'un exemple de réalisation; ce qui est important est essentiellement que les deux parois de la cavité laissent entre elles et le flotteur un jeu suffisant pour que le flotteur soit réellement entouré par le liquide, et ne se bloque pas, le fond de la cavité pouvant être indifféremment plan ou courbé, semi-cylindrique par exemple. En effet, la cavité 12 peut être soit usinée, par arrachement de copeaux, dans une embase 13 métallique, soit estampée dans du métal. Mais si l'embase 13 est en céramique, la cavité 12 peut être obtenue par frittage au cours de la réalisation de l'embase.
  • Cette cavité 12, dans une forme préférée de réalisation, est constituée de trois parties, une partie centrale et deux parties aux extrémités du flotteur. Les deux parties extrêmes 14 et 15 ont une dimension en largeur égale au diamètre du flotteur, augmentée d'un certain jeu tel que par exemple un tiers du diamètre du flotteur en plus, de façon à assurer un guidage suffisant de l'ensemble mobile, sans risque de coincement. La profondeur de ces deux parties extrêmes 14 et 15 doit être au moins égale au diamètre du flotteur. Ainsi, sans qu'on puisse dire qu'à proprement parler, les parties 14 et 15 de la cavité 12 constituent des paliers pour le flotteur, terme incorrect parce qu'un palier suppose une plus grande précision dans l'ajustement, on peut cependant affirmer que ces parties extrêmes 14 et 15 constituent des cages de guidage, destinées à empêcher un grippage ou un coincement de l'ensemble mobile, mais ces cages ne nécessitant pas une haute précision d'usinage.
  • La partie centrale 16 est celle qui constitue la réserve de mercure dans la cavité 12. Pour cela, sa largeur est notablement augmentée par rapport à celle des parties extrêmes 14 et 15 et elle est par exemple, de l'ordre de 50 % plus large que le diamètre de l'élément mobile. Sa profondeur est également augmentée en conséquence.
  • Lorsque l'élément mobile est mis en place dans la cavité 12 et que celle-ci est remplie de mercure, qui est jusqu'à présent le liquide conducteur le plus couramment utilisé, ainsi que ses amalgames, les forces de tension interne du mercure ainsi que la mouillabilité de celui-ci contre les parois de la cavité, dans ses parties externes 14 et 15, et la mouillabilité du mercure sur le flotteur 10, empêchent dans les faits le mercure de fuir par l'extérieur, ce qui fait qu'il n'est pas utile de refermer la cavité 12 à l'extérieur de l'embase 13.
  • La figure 4 représente deux exemples de moyens de fixation de l'ensemble mobile sur l'embase de l'interrupteur.
  • L'articulation de l'ensemble mobile étant assurée par un cylindre métallique qui flotte sur un bain de mercure, ce qui assure le fonctionnement de l'interrupteur à contacts mouillés, la prévention contre les chocs ou vibrations nécessite de prévoir des moyens pour empêcher le flotteur 10 de sortir de la cavité 12.
  • Pour cela, l'invention prévoit soit une plaquette métallique étroite telle que représentée en 17, laquelle ne recouvre que les parties externes 14 et 15 de la cavité 12, soit une plaquette métallique large telle que celle représentée en 18 qui recouvre la partie de la cavité 12 située entre la lame mobile 9 et le pourtour de l'embase 13.
  • L'ensemble des deux plaquettes étroites 17, ou des deux plaquettes larges 18, peut être remplacé par une pièce unique en forme de v, dont les deux branches constituent les deux plaquettes.
  • D'autres moyens équivalents sont prévus, mais une plaquettes étroite comme 17 présente l'avantage de n'assurer de frottement sur le flotteur 10 que selon une courte génératrice, c'est à dire que les frottements sont faibles. Par contre, une plaquette plus large comme celle représentée en 18, assure une fermeture plus complète de la cavité, ce qui est toujours une précaution utile pour éviter que le mercure ne ressorte de la cavité par suite de chocs brutaux par exemple.
  • La figure 5 représente l'articulation flottante de la lame mobile vue par une extrémité du dispositif.
  • La lame mobile 9 est soudée sur son flotteur 10 vu en bout, et elle flotte sur une petite quantité de mercure 11 à l'intérieur d'une cavité 12 creusée dans le socle 13 d'un interrupteur à contacts mouillés. Un élément métallique 17 empêche l'ensemble mobile lame et flotteur de sortir de sa cavité.
  • La figure 5 est destinée à mettre en évidence le fait que le flotteur 10 est dans un bain liquide, et que l'écartement des parois de la cavité ne permet pas de confondre ce dispositif d'articulation avec un axe mécanique, maintenu dans deux paliers.
  • L'exemple de réalisation qui a été décrit s'appuie sur le cas où le liquide conducteur est du mercure, parce que c'est encore le mercure et ses alliages qui sont actuellement les liquides les plus couramment utilisés. Cependant, ce type d'articulation mobile et sa réalisation restent valables et appartiennent au domaine de l'invention dans le cas où le liquide conducteur serait autre que du mercure. En particulier si le liquide conducteur est l'eutectique NaK, par exemple, eutectique entre sodium et potassium fondant à 5°; il suffit pour assurer le fonctionnement de ce dispositif d'articulation d'adapter les masses volumiques et les dimensions du flotteur à la masse volumique du liquide conducteur.
  • Le relais à contacts mouillés qui complète le dispositif d'articulation tel que décrit, est achevé au moyen d'électrodes dites de travail et de repos, qui traversent l'embase 13 assurant, d'un côté de l'embase les contacts extérieurs, et de l'autre côté de l'embase les contacts repos et travail avec la palette mobile 9. En outre, le contact commun sur la palette mobile 9 est pris directement sur l'embase 13 si celle-ci est métallique, ou au moyen d'une métalisation sérigraphiée si l'embase 13 est en céramique ou en matériau isolant. Le relais est également complété, selon les règles de l'homme de l'art, par un aimant de polarisation qui oriente préférentiellement la lame mobile vers l'un des deux contacts, ainsi que par des moyens de commande extérieurs, soit une bobine, soit un aimant mobile, et il est refermé par un capot hermétiquement scellé sur l'embase. D'autres caractéristiques et avantages de l'articulation selon l'invention ressortiront pour l'homme de l'art des revendications ci-après.

Claims (11)

1. Dispositif d'articulation d'une lame mobile (9), dont le plan pivote selon un mouvement angulaire autour d'un axe de pivotement situé au niveau d'une embase (13), caractérisé en ce que la lame mobile (9) est solidaire d'un flotteur (10) comprenant ledit axe de pivotement et flottant sur un liquide (11) contenu dans une cavité (12) dans laquelle il est retenu par capillarité, et qui est pratiquée dans l'embase (13), la nature du matériau du flotteur (10) et ses dimensions étant telles que la poussée d'Archi- mède exercée par le liquide est supérieure ou égale au poids de l'ensemble mobile constitué par le flotteur (10), la lame mobile (9) et la pellicule de liquide qui mouille la lame mobile, l'équilibre des forces assurant à l'articulation un fonctionnement indépendant de sa position dans l'espace.
2. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide (11) est un liquide conducteur de l'électricité, lequel, en mouillant la surface de la lame mobile (9) la rend conductrice de l'électricité, ce qui permet d'ouvrir ou fermer un contact électrique entre la lame mobile (9) et au moins une électrode fixe.
3. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur (10) est constitué par une pièce métallique, de longueur supérieure à la largeur de la lame mobile (9), et dont au moins les parties extérieures à la lame sont cylindriques.
4. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur (10) est constitué par une pièce métallique, de longueur égale à la largeur de la lame mobile (9).
5. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (12) contenant le liquide (11) est constituée d'une part de deux parties externes (14 et 15), de largeur supérieure au diamètre du flotteur (10) et de profondeur au moins égale à ce diamètre, ces parties externes faisant fonction de cages de guidage pour le flotteur (10), et, d'autre part, d'une partie centrale (16) de largeur égale à une fois et demi le diamètre du flotteur et de profondeur identique, cette partie centrale (16) faisant fonction de réservoir de liquide (11).
6. Dispositif d'articulation selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cavité (12) est réalisée en un matériau mouillable par le liquide (11).
7. Dispositif d'articulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément mobile, lame (9) et flotteur (10), est empêché de sortir de la cavité (12), par suite de chocs, au moyen d'au moins une plaquette métallique (17), soudée sur l'embase (13), et formant un pont au-dessus du flotteur, au moins dans les parties externes (14 et 15) de la cavité (12).
8. Dispositif d'articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le liquide (11) sur lequel flotte l'élément mobile, lame (9) et flotteur (10), est constitué par du mercure ou un amalgame de mercure.
9. Dispositif d'articulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le liquide (11) sur lequel flotte l'élément mobile, lame (9) et flotteur (10), est constitué par un eutectique de sodium et de potassium, liquide à +5°C.
10. Interrupteur à contacts mouillés et à commande magnétique, caractérisé en ce qu'il comporte une lame mobile articulée selon l'une quelconque des dispositifs des revendications 1 à 9.
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