Brevet FR2311397A1 — publié le 19761210

L'invention se rapporte à un contacteur dans lequel le contact entre au moins deux bornes ou électrodes est obtenu au moyen d'une masse d'un liquide conducteur, par exemple du mercure. On connatt des contacteurs de ce type général dans lesquels le mercure est amené au contact des bornes ou électrodes par basculement de l'ampoule le contenant. Malgré la fiabilité bien connue des contacts obtenus au moyen de mercure, les contacteurs précités offrent de nombreux inconvénients en fonction de leur fonctionnement dynamique qui nécessite l'utilisation d'une commande auxiliaire mécanique ou électro-mécanique. L'invention se rapporte à un contacteur dans lequel le circuit de puissance est fermé par une masse de liquide conducteur et qui, néanmoins, ne présente pas les inconvénients déjà constatés du fait que son fonctionnement est statique, le seul elément en mouvement étant le liquide conducteur déplacé par l'aug- mentation d'une pression engendrée par une commande manuelle,mécanique, électrique, électro-mécanique ou pneumatique. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, laquelle, faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente en coupe un contacteur conforme à l'invention. La figure 2 en est une variante. Les figures 3 et 4 sont deux variantes dtun relais temporisé. La figure 5 s'applique à une autre variante constructive et la figure 6 à un mode de réalisation dans lequel la surpression est obtenue par modification du volume du réservoir de commande. Comme on le voit sur les figures 1 à 4 et à la figure 6, selon un mode de réalisation du commutateur objet de l'invention, celui-ci comprend une ampoule 1 formée en un matériau électro-isolant, par exemple du verre, ladite ampoule étant divisée en trois compartiments A, B, C par deux cloisons 2 et 3. L'ampoule est inclinée de manière à ce que le compartiment A soit le plus bas. La cloison 2 est percée d'un passage 2a situé à sa partie haute tandis que la cloison 3 est percée d'un passage 3a à sa partie basse. Dans le compartiment C se trouve placé un gaz, par exemple de l'air. Le compartiment B est un compartiment relativement étroit dans lequel on enferme une masse de liquide conducteur 5. Le dispositif est complété par deux électrodes 6 et 7 situées dans un même compartiment. Le déplacement du mercure est produit par la pression dtun gaz qui a pour objet de le faire passer du compartiment B au compartiment C. Selon le mode de réalisation objet des figures 1 à 4 la surpression appliquée à la surface du mercure est produite par la dilatation d'un gaz placé dans le compartiment A, dilatation produite par la mise sous tension d'une résistance 4. Le gaz chauffé passe du compartiment A dans le compartiment B au travers d'un trou 2a. Pour éviter le coup de bélier qui serait dû à une surpression quasi instantanée, on place dans le canal 2a, une mèche 9 susceptible de produire une perte de charge importante. Dans le cas de la figure 1 les deux électrodes se trouvent placées dans le compartiment C et le mercure est initialement dans le compartiment B. La surpression produite par la dilatation du gaz dans le campartiment A fait passer la masse de mercure 5 de B en C et produit donc le contact entre 6 et 7. Lorsqu'on coupe le courant d'alimentation de la résistance 4 le chauffage cesse instantanément. La pression de gaz revient rapidement à sa valeur initiale et le mercure, par gravité, repasse du compartiment C dans le compartiment B, par le passage 3a. Le contacteur visible à la figure 2 agit exactement en sens contraire, c'està-dire que son circuit de puissance s'ouvre au moment de la mise sous tension de la résistance 4. En effet, dans ce cas, les électrodes 6 et 7 sont placées dans le compartiment B et reliées initialement par la masse de mercure. A la mise sous tension de la résistance 4, la pression engendrée par la dilatation du gaz chasse donc le mercure de B dans C au travers du passage 3a, rompant ainsi la liaison entre 6 et 7,et partant, le circuit de puissance. Les figures 4 et 5 correspondent aux deux types de commutateurs représentés respectivement aux figures 1 et 2, mais aménagés pour avoir leurs effets temporisés. Cette temporisation est obtenue en ralentissant le passage du gaz contenu au delà de la cloison 3 dans le compartiment C ctest-à-dire par le trou 3a: pour ce, on place dans ce trou 3a, un cible ou toron de fils non mouillables par le mercure de maniere que le gaz comprimé en C puisse fuir vers B en vue de rétablir l'équilibre des pressions ce qui a pour effet de ralentir le retour du mercure vers B. Dans le cas de la figure 3, le relais ferme le circuit de puissance lors de la mise sous tension de la résistance, alors que le circuit de puissance est ouvert dans le cas de la figure 4 lors de la mise en chauffage de cette résistance. Comme indiqué plus haut, afin d'éviter le passage intempestif du mercure au travers du trou 2a, il est avantageux de garnir celui-ci d'une mèche 9 qui, par ailleurs, créée une perte de charge, évitant le coup de bélier qui pourrait se produire lors de la création d'une surpression quasi instantanée dans le compartiment A. Les modes de réalisations qui viennent entre décrits, utilisent quatre principes : - la loi de GAY LUSSAC définissant l'augmentation de pression d'un fluide en fonction de la variation de température - la loi de MARIOTTE qui détermine une augmentation de pression en fonction d'une variation de volume d'un gaz - la tension superficielle du liquide conducteur employé, qui fait que ce dernier ne s'écoule pas librement d'un compartiment à l'autre - un système de chauffage à très faible inertie thermique comprenant une ou plusieurs résistances. Sous une forme quelque peu différente, se trouve la variante représentée à la figure 5. Il s'agit d'un tube en U totalement fermé et contenant un liquide conducteur 5. Une électrode 6 est placée au bas du U tandis que l'électrode 7, au contraire plonge dans l'une des branches. Dans la branche opposée est placée la résistance 4. Entre la résistance 4 et le niveau du liquide conducteur dans la meme branche, se trouve une cloison 2 percée d'un trou 2a. Le fonctionnement de cette variante est sensiblement le même que dans les cas précédents. La mise sous tension de la résistance 4 provoque une surpression dans le compartiment A, le gaz par le trou 2a applique sur le niveau supérieur du liquide conducteur placé dans le même branche. La masse liquide se déplace et par conséquent, monte jusqu'au moment où elle atteint ltextrémité inférieure de l'électrode 7, fermant ainsi le circuit de puissance entre 6 et 7. Selon le mode de réalisation de la figure 6, la surpression est obtenue non plus par dilatation d'un gaz dans une enceinte de volume constant, mais par diminution du volume de l'enceinte. Comme on le voit, le compartiment A est constitué par l'enceinte d'une membrane 10 dont on modifie le volume au moyen d'un dispositif extérieur 11. Ce dispositif extérieur peut être soit un simple poussoir manuel, soit un levier mécanique, soit un dispositif électromécanique comme un électro-aimant, soit un dispositif hydraulique ou pneumatique, comme un vérin. Par rapport aux commutateurs traditionnels, les présents commutateurs apportent les avantages connus des commutateurs à mercure : grand pouvoir de coupure, très faible consommation, étanchéité du matériel d'où isolement des contacts de l'atmosphère extérieure, ce qui a pour corollaire d'une part, la protection de ces contacts et d'autre part, la sécurité du fait que le matériel est ainsi anti-déflagrant, faible encombrement, faible prix de revient.Par rapport aux contacteurs dynamiques à mercure, les contacteurs objet de l'invention, non seulement assurent une plus grande fiabilité, mais encore sont dlunfonctionnement absolument silencieux s ce qui permet de les adapter dans la régulation et notamment dans la régulation du chauffage électrique intégré, puisque l'on n'a plus à craindre la transmission des bruits de réenclanchement, comme c'est le cas des contacteurs dynamiques à mercure. Il faut néanmoins noter que sur le plan de la fiabilité, celle-ci est beaucoup plus grande dans le cas des modes de réalisations objets des figures 1 à 4, puisque dans ces contacteurs, la commande est purement électrique. REVENDICATIONS 1 - Commutateur électrique du type comprenant un réservoir général isolant ou ampoulesfixe, une masse de liquide électroconducteur susceptible d'établir un contact entre deux électrodes reliées aux bornes d'un circuit à commander, la masse liquide conductrice étant déplacée d'une position où elle établit le contact entre électrodes à une position où ce contact est rompu ou vice-versa par modification de la pression d'un gaz déplaçant Le dit liquide conducteur, obtenue par mise en circuit ou hors circuit d'une résistance électrique noyée dans le dit gaz caractrisé en ce que ce réservoir comprend trois compartiments étanches, un compartiment dit n de puissance n au fond duquel se trouvent les deux électrodes, un compartiment de commande enfermant la dite résistance, et un compartiment intermédiaire servant de réservoir au liquide conducteur, le réservoir de puissance étant en communication par un canal tangent à la paroi inférieure avec le compartiment réservoir, celui-ci communiquant par sa partie haute avec le compartiment de commande au moyen d'un canal aménagé pour permettre le passage du gaz et s'opposer au passage du liquide conducteur. 2 - Commutateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir ou ampoule fixe est légèrement incliné de manière que le liquide conducteur puisse revenir par gravité dans le réservoir intermédiaire au travers du canal de communication tangent à la paroi inférieure.