Brevet FR2101170A1 — publié le 19720331

i 2101170 L'invention concerne un relais à membrane avec temporisation pneumatique de course par un cylindre à air, qui est muni d'un perçage d'étranglement et fermé de manière étanche à l'air par une membrane reliée à l'armature d'électro-aimant 5 et aux contacts de connexion. Les relais à membrane connus possèdent une hauteur hors-tout trop grande pour certaines applications. Ils ne mettent pas à profit toute la place disponible à l'intérieur du corps du relais pour la formation du circuit magnétique, de sorte 10 qu'ils ne travaillent pas avec un rendement optimal. La présente invention a pour but de réaliser un relais du type précité, de hauteur aussi faible que possible et dont le rendement est élevé. Ce but est atteint conformément à l'invention par 15 une membrane métallique aimantable disposée à une faible distance d'un noyau magnétique central, servant elle-même d'armature d'aimant et complétant radialement vers l'extérieur le circuit magnétique. Dans une forme de réalisation préférée, la membrane 20 métallique est revêtue d'une feuille de caoutchouc ou de matière plastique. Selon une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, il est prévu un porte-contacts fixé à la membrane métallique et formé d'un matériau bon conducteur de l'électricité, 25 le cas échéant pareillement aimantable. Le porte-contacts présente, de préférence, la forme d'un rouet ou d'une roue â rais. Selon une autre forme de réalisation avantageuse, la partie centrale de la membrane est conformée en tronc de 3 0 cône en direction du noyau magnétique et s'engage dans un évide-ment concentrique correspondant dudit noyau. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 35 La figure 1 représente, en coupe axiale le long de la ligne I-I, un relais à membrane à un contact de connexion. La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II d'un relais à membrane avec traverse décalée de 90°. Les figures 3 et 4 représentent un porte-contacts, i+0 respectivement en coupe transversale le long de la ligne III-III COPV 71 27821 2 2101170 et en plan. La figure 5 représente en coupe axiale le long de la ligne I-I un relais à membrane I plusieurs emplacements de contact. 5 La figure 6 reproduit un schéma de couplage type pour le montage du relais à membrane. Dans la description détaillée qui va suivre, les éléments identiques et se correspondant sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Le relais à membrane se compose 10 essentiellement d'un boîtier 1 en deux parties, d'un socle de montage 2 d'un seul tenant, d'un retour magnétique 3 avec un noyau 4, et d'une membrane 5 agencée en armature magnétique. A la partie inférieure du socle de montage 2 est logé, dans une gorge annulaire prévue à cet effet, un enroulement 6 dont les 15 branchements ressortent du retour magnétique 3 par un perçage 7 et sont reliés à des bornes 8 fixées sur la partie supérieure du boîtier 1. Chacune des bornes 8 possède une traversée 9 à la partie supérieure du boîtier 1. Le retour magnétique 3 est en forme de cuvette et intercalé entre la paroi interne du boîtier 20 1 et le socle de montage 2. Le retour magnétique 3 est constitué en son centre par un noyau magnétique muni d'un perçage d'étranglement coaxial 10.Ce perçage peut être réglé au moyen d'une vis-pointeau 11. Le perçage d'étranglement 10 s'évase coniquement 25 à son extrémité supérieure tournée vers la membrane 5. Dans cet évasement s'engage une partie centrale 12 de conicité complémentaire de la membrane 5. Celle-ci est formée d'un métal aimantable. Elle est encastrée suivant le même plan dans les parois du socle de montage 2 et ferme vers le haut de façon étanche à l'air un 30 cylindre I air 13 constitué par le socle de montage 2. Une creusure annulaire concentrique 14 s'engageant dans le cylindre à air 13 facilite la flexion élastique de la membrane 5 en direction du noyau magnétique La face supérieure de la membrane 5, opposée au 35 cylindre à air 13, est revêtue d'une feuille d'étanchéité 15 en matière plastique, de forme annulaire. Son évidement central correspond à la grosseur de la partie centrale conique 12 de la membrane 5. La feuille de matière plastique 15 se trouve entre la membrane métallique 5 et un porte-contacts 16, dont la partie ■+0 centrale 17 présente la forme d'un cône complémentaire de la 71 27821 3 2101170 partie centrale 12 de la membrane métallique 5 dans laquelle elle s'engage. Les sommets des parties centrales coniques 12, 17 sont réunis entre eux, par exemple par soudage. A l'exception de la partie centrale 17, la surface circulaire 18 du porte-5 contacts 16 est subdivisée à la façon d'une roue à nervures ou à rais. Il se forme de cette manière une multiplicité de secteurs circulaires 19, séparés l'un de l'autre par des interstices 20 et réunis entre eux par la partie centrale 17. Le porte-contacts 16 est muni d'une moulure en 10 créneau 21, correspondant à la creusure 14 de la membrane, mais bombée en direction opposée. Cette moulure facilite la flexion du porte-contacts 16 et sert en même temps à la fixation d'un interrupteur à bascule élastique 22, formé d'une pièce rectangulaire en tôle d'acier à ressort. Cette pièce est constituée 15 par un cadre 24 pourvu d'une traverse de contact 25 qui débouche dans les petits côtés du cadre 24 et en recouvre l'évidement central. Lors de l'enclenchement de l'interrupteur à bascule 22, la traverse de contact 25 oscille a travers l'évidement central du cadre 24. 20 A l'emplacement de la plus grande course élastique, la traverse de contact 25 porte un contact de connexion 23, fixé par un rivet 26 et coopérant avec un contact fixe 27, qui lui fait vis-à-vis et est fixé à une traverse 28 par un rivet 29. La traverse 28 est isolée du porte-contacts 16 et de la membrane 25 5 par une bague d'écartement 30 fixée dans le socle de montage 2 et bloquée par une bague d'arrêt 31 vissée dans le socle de montage 2. La traverse 28 s'étend dans le socle de montage 2, soit parallèlement (figure 1), soit perpendiculairement (figure 2) à la direction de l'interrupteur à bascule élastique 22. 30 Lorsque la bobine est excitée, il s'établit un champ magnétique de force entre le noyau magnétique 4, le retour magnétique 3 et la membrane métallique 5. Etant donné que cette dernière se prolonge jusqu'aux parois du socle de montage 2, le champ magnétique de force remplit en totalité le cylindre à 35 air 13, de sorte que le relais travaille avec un rendement élevé. Les forces magnétiques attirent la membrane métallique 5 et le porte-contacts 16, qui s'infléchissent le long de la creusure 14 et de la moulure 21 en direction du noyau magnétique 4. Le cadre 24 de l'interrupteur à bascule 22 fléchit 40 dans la même direction et oblige la traverse de contact 25 à 71 27821 * 2101170 traverser élastiquement l'évidement central du cadre 24. Le contact de connexion 23 se sépare ainsi du contact fixe 27 et l'amenée du courant à l'appareil utilisateur 32 représenté par une lampe à incandescence, ainsi qu'à l'enroulement 6, est 5 interrompue. En raison du fléchissement de la membrane 5, l'air est chassé du cylindre 13 à travers le perçage d'étranglement 10. Le mouvement de retour de la membrane détermine une aspiration de l'air par le perçage d'étranglement 10. Ces 10 deux opérations sont temporisées en fonction du réglage de l'étranglement, ce qui augmente la durée des périodes d'enclenchement et de déclenchement de l'appareil utilisateur 32 commandé de cette manière. Le relais ainsi temporisé au déclenchement et à l'enclenchement comporte une bobine à résistance ohmique élevée 15 pour protéger de la forte intensité du courant de fermeture l'appareil utilisateur 32 en série avec la bobine. Il est avantageusement prévu comme shunt une résistance en parallèle 33. La figure 5 montre une autre forme de réalisation du relais, dans laquelle sont prévus dans le cylindre à air 13 20 des contacts fixes supplémentaires 35, coopérant avec des contacts de connexion correspondants 34 sur la face inférieure de la membrane 5. Les contacts fixes 35 sont reliés aux bornes 8 par un conducteur électrique 36, qui est isolé de la membrane 5 par une bague d'écartement 39 fixée dans le socle de montage 2. 25 Les contacts 34, 35 commandent dës appareils utilisateurs supplémentaires, tandis que les contacts 23, 27 de l'interrupteur à bascule élastique 22 mettent en circuit la bobine, de faible résistance ohmique dans ce cas. Ce relais ne présente pas une caractéristique teinporisée à la fermeture, car l'air peut 30 s'échapper du cylindre 13 par des canaux auxiliaires 37 lorsque la membrane 5 est attirée. Ces canaux d'air 37 sont obturés vers l'extérieur par un clapet de retenue 38, en forme d'anneau centré sur le noyau magnétique. Le clapet de retenue 38 n'ouvre les canaux 37 qu'en direction de l'échappement de l'air du cylindre 3 5 13. Lors du retour de la membrane 5, l'air admis ne peut entrer que par le perçage d'étranglement 10, de sorte que ce mouvement se déroule beaucoup plus lentement qu'au cours de l'attraction de la membrane. Cette forme de réalisation du relais se prête particulièrement bien à 1'actionnement de plusieurs appareils 40 utilisateurs 32 au moyen des contacts 34, 35. La grandeur de 71 27821 5 2101170 l'entrefer entre ces deux contacts 34, 35 définit le rapport entre les temps de fermeture et d'ouverture du circuit de l'appareil utilisateur 32. Par l'installation d'armatures magnétiques supplémentaires et une subdivision de la bobine, il 5 est possible de commander d'autres systèmes de contrôle. 71 27821 6 2101170 REVENDICATIONS 1. Relais à membrane avec temporisation pneumatique de course par un cylindre à air qui est muni d'un perçage d'étranglement et fermé de manière étanche à l'air par une 5 membrane reliée à l'armature d'électro-aimant et aux contacts de connexion, ledit relais étant caractérisé par une membrane métallique aimantable (5) disposée à une faible distance d'un noyau magnétique central (4), servant elle-même d'armature d'aimant et complétant radialement vers l'extérieur le circuit 10 magnétique. 2. Relais à membrane suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane métallique (5) est revêtue d'une feuille de caoutchouc ou de matière plastique (15). 3. Relais à membrane suivant les revendications 15 1 et 2, caractérisé en ce que la membrane métallique (5) porte un contact de connexion (23) disposé coaxialement et coopérant avec un contact complémentaire fixe (27). 4. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un 20 porte-contacts de connexion (16), fixé à la membrane métallique (5) et formé d'un matériau bon conducteur de l'électricité, le cas échéant pareillement aimantable. 5. Relais à membrane suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le porte-contacts de connexion (16) 25 présente les mêmes dimensions extérieures que la membrane métallique (5) et est encastré par son bord dans le même plan que celle-ci. 6. Relais à membrane suivant les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le porte-contacts (16) présente 30 la forme d'un rouet ou d'une roue à rais. 7. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 â 6, caractérisé en ce que le contact de connexion (23) est agencé sous la forme d'un interrupteur à bascule élastique (22). 35 8. Relais à membrane suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'interrupteur à bascule élastique (22) est constitué par une traverse de contact (25), qui est entourée d'un cadre plat (24) et peut prendre deux positions de connexion stables, situées dans le plan du cadre et dépendant de la di- 40 rection de flexion de celui-ci, et en ce que le cadre est réuni 71 27821 7 2101170 par deux côtés opposés a une moulure en créneau annulaire (21) du porte-contacts (16). 9. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie centrale 5 (12) de la membrane (5) est conformée en tronc de cône en direction du noyau magnétique (4) et s'engage dans un évidement concentrique correspondant dudit noyau. 10. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que sur la face interne 10 de la membrane (5) sont disposés des contacts de connexion supplémentaires (34) , vis-à-vis desquels se trouvent dans le cylindre à air (13) des contacts fixes correspondants (35). 11. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que dans le noyau 15 magnétique (4) est pratiqué un perçage d'étranglement axial (10), de préférence réglable au moyen d'une vis pointeau (11). 12. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le cylindre à air (13) est muni d'au moins un clapet de retenue (38) s'ouvrant en direc- 20 tion d'échappement de l'air. 13. Relais à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par un socle de montage d'un seul tenant (2) en matière plastique, qui forme le fond et les parois latérales du cylindre à air (13) et sert au maintien de 25 l'enroulement (6) du relais, de la membrane (5) et des contacts fixes (27, 35).