Brevet FR2223858A1 — publié le 19741025

On sait que la détérioration des collecteurs et des bagues des machines tournantes alimentées en courant alternatif ou continu, est due, la plupart du temps, å une usure anormale des balais reliant lesdits collecteurs ou lesdites bagues a une source de courant d'alimentation dans le cas de moteurs oua unréseau de distribution dans le cas de machines géns- ratrices. Pour pallier cet inconvénient, la présente invention prévoit un dispositif de détection de l'usure desdits balais, capable de provoquer, suivant le cas, soit l'alimentation d'un voyant lumineux ou d'une sonnerie d'alarme, soit éventuellement la coupure de l'alimentation d'un relais contacteur susceptible de commander automatiquement, directement ou indirectementi la coupure de l'alimentation d'une machine motrice au moyen de ces balais, ou celle de la liaison entre lesdits balais et un réseau de distribut ion. L'invention faisant 1' objet de la présente demande, est basée sur la fermeture différée d'un circuit d'alimentation de voyant ou de sonnerie d'alarme en parallèle sur lesdits balais, par l'intermédiaire d'une électrode métallique supplémentaire prévue sur au moins un de ces balais, ou pouvant être éventuellement constitué par la matière constitutive dudit balai, fermeture ne pouvant se produire qu'après une usure prédéterminée du balai considéré. Dans certaines variantes de mise en oeuvre de ladite invention, cette fermeture est obtenue par l'intermédiaire d'un microrupteur, dont les lames ressorts ne peuvent basculer, pour provoquer la fermeture dudit circuit, qu'au moment où un organe mécanique coopérant avec l'une des faces de l'un desdits balais, atteint une position prédéterminée assurant le déplacement du poussoir dudit microrupteur. On décrira plus loin deux variantes de fonctionnement par contact électrique direct, comportant respectivement : l'un la prévision, à l'intérieur de la partie supérieure d'au moins un desdits balais, d'une électrode métallique supplémentaire isolée de la matière constitutive de ce balai, dont l'usure amène au moment voulu l'extrémité libre de ladite électrode supplémentaire en contact avec l'organe mobile (bague ou collecteur) coopérant avec ledit balai, l'autre utilisant une gaine isolante recouvrant toute la partie inférieure périphérique d'un tel balai, et empe- ehant tout contact électrique entre la matière conductrice de ce balai, et une lame ressort reliée à l'autre balai par l'intermédiaire d'un voyant lumineux ou d'un bobinage de sonnerie d'alarme ou de relais contacteur, tant que l'usure dudit balai n'a pas atteint un niveau prédéterminé pour lequel ladite lame ressort vient en contact direct avec ladite matière conductrice, la partie supérieure'non isolée dudit balai. Deux variantes seront décrites également plus loin concernant une commande purement mécanique d'un poussoir de microrupteur par un levier coopérant avec une face dudit balai. Dans l'une de ces réalisations, ledit levier est muni d'un galet de roulement, qui, pour un. degré d'usure prédéterminé du balai correspondant, agit sur le poussoir dudit microrupteur, eu moment où ce galet atteint une encoche ménagée, sur l'une des faces latérales dudit balai, du côté tourné vers ledit microrupteur, ou atteint éventuellement un bossage prévu au même niveau. Dans l'autre variante utilisant un microrupteur, une branche fixée à l'extrémité périphérique d'un ressort spiral coopère par l'intermédiaire d'un galet de roulement avec la face supérieure du balai correspondant, ledit ressort spiral tendant à appliquer ledit galet sur cette face supérieure, tandis qu'une lame ressort prévue a l'extrémité libre d'une autre branche fixée à la même extrémité dudit ressort spiral, ne peut venir coopérer avec le poussoir dudit microrupteur que pour un certain degré minimum d'usure dudit balai. Les caractéristiques de la présente invention seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit de quatre modes de réalisation de dispositifs conformes à l'invention, modes de réalisation donnés å titre d'exemples non limitatifs et décrits en se référant au dessin annexé sur lequel - la fig.l est une représentation schématique de deux balais de machine continue ou monophasée motrice ou génératrice équipés d'une électrode supplémentaire isolée électriquement de la matière constitutive desdits balais et pouvant commander l'un ou l'autre, en cas d'usure inégale des deux balais, l'allumage d'un voyant lumineux ou le déclenchement d'une sonnerie d'alarme;; - la fig.2 est une variante de mise en oeuvre de l'invention utilisant simplement la prévision a la base d'au moins un des balais précités,d'une gaine isolante ne permettant audit voyant ou a ladite sonnerie d'alarme d'être alimenté, que lorsque le balai s'est usé suffisamment pour permettre å une lame ressort métallique de venir en contact électrique avec la matière conductrice constitutive dudit bilai - la fig.3 est une représentation schématique d'un mode de réalisation de balai muni d'une encoche provoquant, au moment où l'usure du balai a fait descendre ce dernier de la hauteur désirée, l'alimentation dudit voyant ou de ladite sonnerie d'alarme en parallèle entre lesdits balais, par l'intermédiaire d'un microrupteur dont le poussoir ne permet le basculement qu'au moment où un galet de roulement prévu a l'extrémité libre d'un levier coopérant avec ledit poussoir, atteint ladite encoche et la fig.4 est une représentation schématique d'un dispositif de commande mécanique d'un poussoir de microrupteur ne pouvant etre actionné qu'après un degré prédéterminé d'usure d'un balai sous 11 effet de la pression exercée alors sur le poussoir de ce microrupteur, par une lame ressort solidarisée avec la partie périphérique d'un ressort spiral, reliée elle-meme a un galet de roulement maintenu en butée sur la face externe dudit balai. On voit sur la figure 1, une machine continue ou monophasée comportant un collecteur 1 coopérant avec deux balais 2a et 2b diamétralement opposés et qui s'usent respectivement en se rapprochant du collecteur 1, dans le sens des flèches 3a et 3b sous l'effet de ressorts tendant appliquer lesdits balais contre ledit collecteur, et qui n'ont pas été représentés sur le dessin par mesure de simplification. A l'intérieur de la matière constituant les balais 2a et 2b, se trouvent des électrodes métalliques 4a et 4b isolées de cette matière par des gaines isolantes Sa et 5b, et dont les extrémités libres sont reliées respectivement par des conducteurs 6a et 6b, ce dernier représenté en traits interrompus, à l'une des bornes des voyants lumineux 7a et 7b, pouvant etre remplacés par des sonneries d'alarme ou par des bobinages de relais de commande, et dont les autres bornes sont reliées respectivement par les conducteurs 8a et 8b b l'un des pales 9a et 9b reliés auxdits balais 2a et 2b par deux conducteurs branchés en parallèle et portant les références 10a et lOb pour le balai 2a, lla et llb pour le balai 2b. Si on suppose que le balai 2a s'use plus rapidement que l'autre, pour une raison quelconque, il arrive un moment où le collecteur 1 est non seulement en contact avec le balai 2a qui sert à le relier au pôle 9a de la source d'alimentation, ou d'un réseau alimenté par lesdits balais dans le cas d'une machine génératrice, mais est également en contact électrique avec l'électrode métallique 4a, et, par son entremise et celle du conducteur 6a, avec l'une des bornes d'aIimentation du voyant 7a dont l'autre borne est reliée en permanence au p8le 9b. Le voyant 7a s'allume donc du fait de son alimentation entre les deux pales 9a et 9b. Réciproquement, si le balai 2b s'use plus rapidement que l'autre, le collecteur 1 viendra en contact en premier avec 11 électrode supplémentaire 4b, et, par l'intermédiaire des conducteurs 6b et 8b, le voyant 7b s'allumera d'abord en étant alimenté de la meme façon entre les p8les 9a et 9b, par l'intermédiaire de la matière constitutive du balai 2b et des conducteurs 11 et llb. I1 est bien entendu,que l'on peut également ne prévoir qu'un balai ordinaire å la place du balai 2b, ou supprimer le voyant 7b et les conducteurs 6b et 8b servant a l'alimenter, la détection n'ayant lieu dans ce cas, qu'au moment où le balai 2a commence å etre anormalement usé. Dans tous les cas, qu'il y ait un ou deux dispositifs de détection, on change simultanément les deux balais diamétralement opposés, l'usure de ces balais étant en général sensiblement la même. Si l'on examine maintenant le dispositif de la figure 2, on voit que le balai 2c est muni a sa partie inférieure d'une gaine isolante 5b solidaire de ce balai, de telle façon qu'après un degré d'usure prédéterminé du balai 2c la lame ressort 16 vienne frotter directement sur la matière conductrice de ce balai, en assurant la liaison entre le p8le 9a , relié en permanence audit balai et ledit voyant 7a, dont l'autre borne est reliée en permanence a l'autre p8le 9b. Dans le cas de la figure 3, on n'a représenté également qu'un seul balai 2d relié en permanence au pôle 9a. Lorsque l'encoche 12 ménagée sur l'une des faces du balai 2d est descendue par usure de ce balai jusqu'au niveau du galet de roulement 13, celui-ci, soumis & l'effet des lames ressorts d'un microrupteur 14, par l'intermédiaire du poussoir 15 de ce microrupteur, établit la liaison entre le p8le 9a et le voyant 7a relié par ailleurs en permanence a l'autre pale 9b par l'intermédiaire du conducteur 8b. Enfin, le dispositif illustré par la figure 4, comporte un ressort spiral 17 dont une extrémité libre est reliée simultanément å un galet de roulement 18 constamment appliqué sur la surface supérieure d'un balai 2e relié en permanence au pale 9a,et z une lame ressort 19 pouvant coopérer en position basse avec le poussoir lSa d'un microrupteur 14a. La descente progressive du galet 18 sous l'action du ressort spiral 17 permet également une descente de même amplitude de ladite lame ressort 19 qui, lorsque le degré d'usure du balai 2e atteint la valeur maximum que l'on s'est fixée, vient établir une liaison entre le p6le 9a et le voyant 7a, qui est relié en permanence par ailleurs au p8le 9#par l'intermédiaire dudit poussoir 15a. On voit donc, que, suivant les cas considérés, l'usure d'au moins un balai provoque directement la fermeture d'un circuit d'alimentation de voyant ou autre dispositif d'alarme, soit par l'intermédiaire d'un conducteur isolé central 4a ou 4b, soit par contact direct entre une lame ressort 16 et la matière conductrice constituant un balai 2d, ou au contraire,permet d'actionner un microrupteur, soit par poussée exercée sur son poussoir de commande 15a par la lame ressort 19 dans le cas de la figure 4, soit au contraire par relachement de la poussée exercée sur son poussoir 15 par le bras porteur du galet de roulement 13 dans le cas de la figure 3. I1 est bien entendu que l'on peut apporter aux modes de réalisa- tion qui viennent d'etre décrits divers changements, perfectionnements ou additions, et que l'on peut remplacer certains éléments par des éléments équivalents sans altérer pour cela l'économie générale de l'invention. On peut notamment,comme on l'a -dit plus haut, substituer å l'encoche 12 de la figure 3, un bossage permettant de provoquer'au contraire une pression sur le poussoir 15 lorsque l'usure limite est atteinte. I1 y a lieu de remarquer que le galet 18 du mode de réalisation illustré par la figure 4, peut etre supprimé et remplacé par une extrémité incurvée de la- lame correspondante venant s'appuyer contre la face frontale supérieure du balai 2e. REVENDICATIONS l.Balai pour machines génératrices ou motrices, å collecteur ou a bagues, caractérisé par le fait : qu'il est muni d'un dispositif permettant de mettre sous tension un voyant, un bobinage de sonnerie d'alarme ou un bobinage de relais de commande, lorsque ledit balai atteint un degré d'usure maximum prédéterminé. 2. Balai suivant la revendication 1, caractérisé par le fait: qu'il comporte une électrode métallique supplémentaire noyée dans la ma tière constitutive de ce balai mais isolée de cette matière par une gaine électriquement isolante pouvant être constituée partiellement par un entrefer, électrode pénétrant jusqu'a un niveau correspondant a l'usure maximum prévue pour ledit balai, et qui se trouve reliée au pôle d'alimentation de ce balai, lorsque cette usure est atteinte, par l'intermédiaire de 1'élément rotatif coopérant avec ledit balai, de façon a pouvoir alimenter ledit voyant ou ledit bobinage de sonnerie d'alarme ou de relais de commande, relié par ailleurs directement å un autre balai. 3. Balai suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, du coté tourné vers ledit élément rotatif, une couche isolante périphérique, sur laquelle frotte une lame ressort reliée électriquement è l'une des bornes dudit voyant ou dudit bobinage, qui ne se trouve mis sous tension par l'intermédiaire de la matière constitutive dudit balai, qu'après usure de ce balai d'une hauteur égale a la distance initiale entre l'extrémité de ladite lame ressort, et le niveau du bord libre de ladite couche isolante avant usure dudit balai. 4. Balai suivant la revendication 1, caractérisé par le fait: qu'il comporte du esté de sa partie externe, une encoche susceptible de coopérer avec un galet de roulement monté å l'extrémité d'un levier soumis å l'action des lames d'un microrupteur, par l'intermédiaire du poussoir de ce microrupteur, cette coopération n'étant possible, et n'assurant la mise sous tension dudit voyant ou dudit bobinage de sonnerie d'alarme ou de relais de commande, qu'au moment où l'usure dudit balai atteint une limite prédéterminée. 5. Balai suivant la revendication 1, caractérisé par le fait: qu'il est équipé d'un ressort spiral ayant son extrémité libre solidaire de deux lames ressorts dont une appliquée en permanence sur la face frontale externe dudit balai, et dont l'autre ne peut actionner un poussoir de microrupteur qu'après une usure prédéterminée dudit balai,en provoquant alors la mise sous tension dudit voyant ou dudit bobinage de sonnerie d'alarme ou de relais de commande. 6. Balai suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, du c8té de sa partie externe, un bossage susceptible de coopérer avec un galet de roulement monté a l'extrémité d'un levier, en vue de permettre å ce levier d'agir sur le poussoir d'un microrupteur après un degré d'usure prédéterminé dudit balai, et d'assurer ainsi la mise sous tension dudit voyant ou dudit bobinage de sonnerie d'alarme ou de relais de commande.