Brevet FR2725556A3 — publié le 19960412

FR 2725556 A3 19960412 FR 9511665 A 19951004 1 2725556 "Dispositif de commutation électrique à réglage thermique". L'invention concerne un dispositif de commutation électrique à réglage thermique comprenant un régulateur de température présentant un commutateur rapide qui est muni d'un contact fixe et d'un contact mobile relié à un ressort de commutation rapide métallique, un élément bimétallique qui influe sur le déplacement du contact mobile, lequel ressort de commutation rapide est formé par une bande présentant deux évidements en forme d'U situés dans la direction longitudinale de la bande et séparés par une partie de pont l'un de l'autre, la base des évidements en forme d'U confinant à la partie de pont de façon que des parties marginales étroites se forment entre les bords latéraux de la bande et les bras de 1'U et des languettes entre les bras de l'U, laquelle bande est repliée à l'endroit de la partie de pont, une languette étant située au-dessous de l'autre, et les extrémités libres des languettes étant reliées de façon articulée l'une à l'autre. Un tel dispositif de commutation est connu du document GB-B-2 211 353. Les ressorts de commutation rapide de dispositifs de commutation doivent conduire convenablement le courant électrique. Toutefois, le courant électrique provoque un développement de chaleur dans les ressorts de commutation. Lorsque de tels dispositifs de commutation sont appliqués aux appareils fonctionnant en outre à une température ambiante élevée, il se produit dans le ressort de commutation un développement de chaleur notable, de sorte que la température totale du ressort de commutation devient très élevée. De ce fait, les ressorts de commutation doivent présenter une résistance suffisante au fluage pour empêcher la relaxation. De ce fait, les ressorts sont réalisés en acier chrome- nickel trempé. Toutefois, un tel matériau présente une résistivité relativement élevée (environ 730 nfim), de sorte que le développement de chaleur dans le ressort de commutation ne fait qu'augmenter. Dans le cas o le dispositif de commutation est appliqué à des appareils, tels que des fers à repasser, fonctionnant tant à des intensités de courant élevées qu'à une température ambiante élevée, le développement de chaleur accompagnant ce fonctionnement est tellement élevé qu'il peut en résulter une température si élevée qu'il peut en résulter le fluage, surtout des parties mécaniquement chargées, notamment la languette soumise à contrainte de compression. Ainsi, la contrainte de compression diminue, de sorte que le dispositif de commutation ne fonctionne plus convenablement. Dans le cas d'intensités de courant élevées, les extrémités 2 2725556 libres des languettes s'accrochant l'une à l'autre de façon articulée risquent d'être soudées l'une à l'autre, de sorte que le déplacement du ressort est gêné et le ressort ne remplit plus sa fonction de commutation. L'invention vise à fournir un dispositif de commutation tel que décrit dans le préambule, dans lequel, lors du fonctionnement, seul un faible développement de chaleur se produit dans les parties mécaniquement chargées du ressort de commutation rapide. Le dispositif de commutation conforme à l'invention est à cet effet caractérisé en ce que le dispositif est muni de moyens limitant l'intensité du courant traversant les languettes. Une limitation de l'intensité du courant traversant les languettes empêche une augmentation trop élevée de la température des languettes et, de ce fait, le risque de relaxation de l'acier à ressort. Surtout dans les languettes soumises à contrainte de flexion il se produit maintenant moins de développement de chaleur, de sorte que les susdits problèmes sont évités. Le risque d'un mauvais fonctionnement ou d'un non- fonctionnement du dispositif de commutation est ainsi réduit. Evidemment, l'intensité de courant doit être limitée de façon que la température la plus élevée du ressort de commutation reste au-dessous de la température de relaxation (environ 330 C) de l'acier à ressort. Selon une première forme de réalisation, les moyens limitant l'intensité de courant sont formés par une couche électroconductrice appliquée sur lesdites parties marginales du ressort de commutation. Ainsi, le courant traverse essentiellement cette couche convenablement électroconductrice et moins les parties non recouvertes de cette couche, telles que les parties mécaniquement chargées. De préférence, la couche électroconductrice est en cuivre. Cette couche de cuivre est par exemple appliquée à l'aide d'un processus électrolytique ou un processus de laminage sur les parties marginales de la bande avant la formation du ressort de commutation définitif par des processus de traitement, tels que l'estampage et la flexion. Toutefois, la couche électroconductrice pourrait également être réalisée en argent. Selon une deuxième forme de réalisation, les moyens limitant l'intensité de courant sont formés par une couche présentant une résistance électrique relativement élevée par rapport aux autres parties du ressort de commutation rapide sur les extrémités libres reliées de façon articulée entre elles des languettes. La couche peut être réalisée en un matériau céramique appliqué par des processus connus, tels que la pulvérisation ou un procédé sol-gel sur les extrémités de languette. 3 2725556 Selon une troisième forme de réalisation, les moyens limitant l'intensité de courant sont formés par une connexion électrique flexible entre l'extrémité fixe et l'extrémité mobile du ressort de commutation rapide. Le courant électrique traverse à peu près uniquement cette connexion flexible et non le ressort de commutation chargé mécaniquement. La connexion doit être flexible du fait que l'une des extrémités de la connexion flexible est reliée à une partie mobile du ressort de commutation. La connexion flexible peut être constituée par exemple par un fil de cuivre. L'invention sera maintenant expliquée en détail à l'aide d'exemples de réalisation représentés sur les dessins. La figure 1 est une section transversale du dispositif de commutation, la figure 2 est une section transversale suivant la ligne II-II du dispositif de commutation selon la figure 1, la figure 3 montre le ressort de commutation rapide à l'état tendu, la figure 4 montre la bande pour le ressort de commutation rapide munie de parties marginales cuivrées, la figure 5 montre les extrémités isolées des languettes du ressort de commutation rapide et la figure 6 montre un détail du dispositif de commutation présentant une connexion électrique flexible entre les extrémités du ressort de commutation rapide. Le dispositif de commutation électrique à réglage thermique représenté sur la figure 1 comprend un régulateur de température 1 qui est essentiellement constitué par un commutateur rapide 2 muni d'un contact mobile 3 et d'un contact fixe 4 et d'un élément bimétallique 5. Ces parties sont fixées sur un support 6 qui est constitué par trois anneaux d'écartement électriquement isolés 7a, 7b, 7c qui sont maintenus réunis par un rivet creux 8. Le commutateur rapide 2 comporte un ressort de commutation rapide 9 auquel est fixé le contact mobile 3. Le ressort de commutation rapide 9 est constitué par une bande en acier à ressort 10 qui, comme le montre la figure 3, présente deux évidements essentiellement en forme d'U 11, 12 situés dans la direction longitudinale. Ces évidements sont maintenus séparés par une partie de pont 13 de façon que la base 1 la, 12a des deux évidements en forme d'U confine à la partie de pont. Entre les bords latéraux 14 de la bande 10 et les bras I lb, 12b de I'U se forment ainsi des parties marginales étroites 15, 16, alors qu'entre les bras de I'U se forment des languettes 17, 18. A l'endroit de la partie de pont 13, la bande est pliée d'environ 180', de sorte qu'une languette 17 se situe au-dessus de l'autre languette 18. Les extrémités libres 19, 20 des languettes s'accrochent l'une dans l'autre de façon articulée 4 2725556 de sorte que la languette 18 acquiert une forme courbée. La languette 18 est continuellement soumise à une contrainte de compression. Une extrémité 21 du ressort de commutation rapide 9 est fixée entre les anneaux d'écartement isolés 7b, 7c du support 6, alors qu'à l'autre extrémité 22 est fixé le contact mobile 3. Le contact fixe 4 est fixé à un anneau 23 qui est fixé entre les anneaux d'écartement isolés 7a, 7b. Le contact fixe 4 se trouve en face du contact mobile 3. L'extrémité 24 de l'élément bimétallique 5 est fixée à l'anneau d'écartement 7c du support 6. Entre l'extrémité libre 25 de l'élément bimétallique 5 et l'extrémité courbée 26 (près de la partie de pont 13) du ressort de commutation rapide 9 est serrée une broche de raccordement isolée 27 pour transmettre les mouvements de l'élément bimétallique 5 au ressort de commutation rapide 9. Le ressort de commutation rapide est ainsi soumis à une certaine précontrainte. Le fonctionnement du dispositif de commutation est comme suit: une différence de tension est établie aux extrémités des points de connexion 28 et 29 du ressort de commutation rapide 9 présentant le contact mobile 3, respectivement de l'anneau 23 présentant le contact fixe 4. Tant que le contact mobile 3 n'est pas en contact avec le contact fixe 4, aucun courant ne traverse le ressort de commutation rapide. Dans le cas d'une augmentation de la température, l'élément bimétallique 5 descend. De ce fait, la contrainte de compression dans la languette courbée 17 varie. Dans le cas d'une certaine contrainte de compression, le ressort de commutation agit et les contacts 3 et 4 se rencontrent de sorte qu'un courant traverse le ressort de commutation rapide. L'inverse se produit dans le cas d'un abaissement de la température. Le courant traversant le ressort de commutation rapide ne circule pas seulement à travers les parties marginales 15, 16, mais également à travers les languettes 17, 18 par l'intermédiaire des extrémités 19, 20 reliées entre elles de façon articulée. Le courant traversant les languettes provoque une augmentation de la température des languettes. Comme il a déjà été expliqué, dans le cas de grandes intensités de courant, la température peut augmenter de façon inacceptable. Or, une limitation de l'intensité du courant traversant les languettes empêche que la température dans les languettes n'atteigne une valeur trop élevée. Dans une première forme de réalisation (figure 4) cela est réalisée par recouvrement des parties marginales 15, 16 du ressort de commutation rapide 9 d'une couche convenablement électroconductrice 30, de préférence une couche en cuivre. La majeure partie du courant passe ainsi par la couche en cuivre et non par les languettes. Une telle 2725556 couche peut déjà être appliquée sur la bande 10 avant que des opérations, telles que l'estampage et la flexion, ne soient effectuées. L'application de la couche peut s'effectuer par exemple par un processus électrolytique ou un processus de laminage. Dans une deuxième forme de réalisation (figure 5) cela est réalisé par application d'une couche 31 présentant une résistance électrique élevée, telle qu'une couche céramique, sur les extrémités libres reliées de façon articulée entre elles 19, 20 des languettes. Une telle couche peut être appliquée par pulvérisation ou un procédé sol-gel de DCV (dépôt chimique de vapeur). Dans une troisième forme de réalisation (figure 6) cela est réalisé par application d'une connexion électrique flexible (32) par exemple un fil en cuivre, entre l'extrémité fixe 21 et l'extrémité mobile 22 du ressort de commutation rapide 9. Le courant passe ainsi complètement par le fil en cuivre et non par les autres parties du ressort de commutation rapide. Toutefois, en pratique, le fil de cuivre ne peut être appliqué qu'à l'état assemblé du dispositif de commutation, par exemple par soudage. Puis, le dispositif de commutation est en outre muni d'un dispositif permettant d'établir la température. Le dispositif est fixé à un support 34 qui, à son tour, est fixé à l'anneau d'écartement 7a du support 6. Le dispositif permettant d'établir la température 33 présente un bouton rotatif 35 auquel est fixée une broche isolée 36. Une extrémité de la broche 36 s'applique contre la languette 17 du ressort de commutation rapide 9. Par rotation du bouton rotatif 35, la broche 36 peut être mise à la hauteur requise, ce qui permet d'établir la précontrainte aux languettes 17, 18. Cette précontrainte influe sur le pincement de la languette 18 présentant le contact mobile 3. 6 2725556 REVENDICATIONS: 1. Dispositif de commutation électrique à réglage thermique comprenant un régulateur de température présentant un commutateur rapide qui est muni d'un contact fixe et d'un contact mobile relié à un ressort de commutation rapide métallique, un élément bimétallique qui influe sur le déplacement du contact mobile, lequel ressort de commutation rapide est formé par une bande présentant deux évidements en forme d'U situés dans la direction longitudinale de la bande et séparés par une partie de pont l'un de l'autre, la base des évidements en forme d'U confinant à la partie de pont de façon que des parties marginales étroites se forment entre les bords latéraux de la bande et les bras de l'U et des languettes entre les bras de 'U, laquelle bande est repliée à l'endroit de la partie de pont, une languette étant située au-dessous de l'autre, et les extrémités libres des languettes étant reliées de façon articulée l'une à l'autre, caractérisé en ce que le dispositif est muni de moyens limitant l'intensité du courant traversant les languettes. 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont formés par une couche électroconductrice sur les parties marginales du ressort de commutation. 3. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont formés par application d'une couche présentant une résistance électrique relativement élevée par rapport aux autres parties du ressort de commutation rapide sur les extrémités libres reliées de façon articulée entre elles des languettes. 4. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sont formés par une connexion électrique flexible entre l'extrémité fixe et l'extrémité mobile du ressort de commutation rapide.