FR2583568A1 - Coupe-circuit thermique. - Google Patents
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Abstract
LE COUPE-CIRCUIT THERMIQUE SELON L'INVENTION COMPORTE UN BOITIER1 COMPRENANT AU MOINS UNE PARTIE DE BOITIER3 CONDUCTRICE DE LA CHALEUR, DEUX BORNES5 PORTEES PAR UN BOUCHON4 ELECTRIQUEMENT ISOLANT ET UN ELEMENT MOBILE6 CONDUCTEUR DE L'ELECTRICITE MAINTENU EN CONTACT AVEC CHACUNE DES BORNES5 PAR UNE PIECE8 DEFORMABLE PAR LA CHALEUR, ELLE-MEME EN CONTACT AVEC LA PARTIE DE BOITIER3, IL EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE UN ORGANE MOBILE7 ELECTRIQUEMENT ISOLANT DISPOSE ENTRE L'ELEMENT MOBILE6 ET LA PIECE8 DEFORMABLE PAR LA CHALEUR, CET ORGANE MOBILE7 FORMANT UNE SEPARATION ENTRE LA PIECE8 DEFORMABLE PAR LA CHALEUR D'UNE PART ET LES BORNES5 ET L'ELEMENT MOBILE6 CONDUCTEUR DE L'ELECTRICITE, D'AUTRE PART.
Description
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La présente invention concerne un coupe-circuit thermique et plus particulièrement un coupe-circuit thermique à température prédéterminée pour assurer la protection d'appareils éléctroménagers chauffants, notamment des fers à repasser. Ce type de coupe-circuit n'est pas destiné à
agir comme organe de régulation de la température de l'appa-
reil ménager dans lequel il est monté mais seulement à agir comme sécurité dans le cas o le système de régulation n'a pas fonctionné et o l'appareil ménager est donc soumis
à une élévation de température anormale.
Pour remplir sa fonction, le coupe-circuit doit fonctionner dès qu'une température inhabituelle est atteinte
et avant que l'appareil à protéger ne soit détérioré.
Pour cela il est nécessaire d'assurer une bonne transmission thermique entre l'élément chauffant à contrôler et le coupe-circuit.
Pour cette raison, le coupe-circuit est de préfé-
rence en contact direct avec l'élement chauffant à contrôler.
Toutefois, dans le cas d'appareils ménagers de petites dimensions, par exemple des fers à repasser, la place disponible pour mettre le coupecircuit en contact avec l'élément chauffant est faible en raison des différents accessoires qui entourent l'élément chauffant et sont nécessaires au fonctionnement de l'appareil ménager. Ainsi,
dans le cas d'un fer à repasser à vapeur, l'élément chauf-
fant est constitué par la semelle du fer dont une grande
partie est rendue indisponible par la présence de la résis-
tance chauffante, de la zone de formation de la vapeur
et de la zone de contact avec les moyens de régulation.
Il est donc nécessaire que le coupe-circuit soit
aussi miniaturisé que possible.
En outre, et compte tenu des impératifs de coût, il est nécessaire que la structure du coupe-circuit soit compatible avec des opérations de montage en série très
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rapide notamment au moyen de machines automatiques.
On connait déjà des coupe-circuit thermiques miniaturisés ayant une bonne transmission thermique. En
particulier, le brevet américain 3 291 945 décrit un coupe-
circuit thermique comportant un boîtier conducteur de la chaleur, deux bornes portées par un bouchon électriquement isolant et un élément mobile conducteur de l'électricité maintenu en contact avec chacune des bornes par une pastille fusible elle-même en contact avec le boîtier. Toutefois, selon l'enseignement de ce brevet, la pastille fusible doit être réalisée en matériau électriquement isolant, faute de quoi les conducteurs sont électriquement reliés au boîtier, ce qui constitue un court-circuit permanent ou une mise à la masse même lorsque la pastille est fondue en raison d'une élévation de la température. Par ailleurs, il est connu que les pastilles fusibles électriquement isolantes sont généralement réalisées à partir d'un matériau
organique qui se sublime lentement aux températures d'utili-
sation normales d'un appareil électro-ménager chauffant.
Si l'on utilise un coupe-circuit du type décrit dans le document américain 3 291 945 dans un appareil ménager
chauffant, la pastille fusible se sublime donc progressive-
ment au fur et à mesure des utilisations normales de l'appa-
reil et le coupe-circuit se déclenche finalement alors que l'appareil ménager n'a été soumis à aucune élévation de température anormale. Ce vice de fonctionnement nécessite le remplacement du coupe-circuit, ce qui est incompatible
avec une commercialisation de l'appareil auprès d'utilisa-
teurs non professionnels.
Un but de la présente invention est de réaliser un coupe-circuit thermique qui, tout en étant suffisamment sensible et miniaturisé, maintienne en service l'appareil ménager sur lequel il est monté tant que la température
de cet appareil n'est pas anormale.
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En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un coupecircuit thermique comportant
un boîtier comprenant au moins une partie de boîtier conduc-
trice de la chaleur, deux bornes portées par un bouchon électriquement isolant, et un élément mobile conducteur de l'électricité maintenu en contact avec chacune des bornes par une pièce déformable par la chaleur, elle-même en contact avec la partie de boîtier conductrice de la chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte un organe mobile électriquement isolant disposé entre l'élément mobile et la pièce déformable par la chaleur, cet organe mobile formant une séparation entre la pièce déformable par la chaleur d'une part et les bornes et l'élément conducteur
de l'électricité d'autre part.
Ainsi, la pièce déformable par la chaleur est
sans inconvénient réalisée sous forme d'une pastille conduc-
trice, par exemple en un alliage métallique ayant une température de fusion précise supérieure à la température
normale d'utilisation de l'appareil sur lequel le coupe-
circuit est monté et ne se sublimant pas à des températures inférieures à la température normale d'utilisation. De plus, lors d'une fusion de la pastille, l'organe mobile forme une cloison empêchant le matériau fondu de remonter
vers les bornes et de rétablir le circuit électrique inter-
rompu ou de créer une mise à la masse de l'appareil.
Selon une version avantageuse de l'invention, la pièce déformable par la chaleur est une pastille fusible
et l'organe mobile comporte une partie de poinçon s'éten-
dant vers la pastille fusible. Ainsi, lorsque la pastille fond, l'organe mobile se déplace pour ouvrir le coupe-circuit
sans entraîner un déplacement important de matière fondue.
Selon une version préférée de l'invention, la partie de boîtier conductrice de la chaleur comporte une
cloison annulaire s'étendant vers l'organe mobile et entou-
rant la pastille fusible. Ainsi le volume de la pastille est réduit au volume délimité par la cloison annulaire et on réalise
un coupe-circuit thermique ayant une très faible inertie.
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Selon un autre aspect de l'invention, le bouchon comporte une rainure périphérique et le boîtier est serti dans cette rainure. Ainsi, lors de la réalisation et du montage du coupe-circuit, le sertissage est efficacement effectué à un niveau constant sans qu'il soit nécessaire de tenir compte des variations de hauteur de l'empilage
des pièces, lesquelles résultent des tolérances de fabri-
cation de chaque pièce.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-
tion résulteront encore de la description ci-après d'exemples
non limitatifs en référence aux dessins annexes parmi lesquels: - la figure i est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un
troisième mode de réalisation de l'invention.
En référence à la figure 1, on a représenté sur la moitié de gauche le coupe-circuit en posiiton normale d'utilisation et sur la moitié de droite le coupe-circuit après déclenchement à la suite d'une élévation anormale
de la température de l'appareil sur lequel il a été monté.
Pour des raisons de clarté, le coupe-circuit est représenté
très agrandi. Le coupe-circuit comprend un boîtier généra-
lement désigné en I comportant une paroi latérale cylindrique 2 et un fond 3. Le boîtier 1 est réalisé en un matériau conducteur de la chaleur 1 et de préférence en une seule
opération, par exemple par fluage d'une pastille d'aluminium.
A l'extrémité opposé au fond 3, le boîtier 1 est fermé par un bouchon 4 traversé par des bornes électriques disposées côte-a-côte. Le bouchon 4 est réalisé en une matière électriquement isolante, par exemple de la céramique, et les bornes 5 sont donc électriquement isolées
du boîtier 1 conducteur de la chaleur.
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Les bornes 5 débouchent d'une part vers l'extérieur du coupe-circuit o elles peuvent être raccordées au circuit électrique de l'appareil chauffant dont on souhaite assurer la sécurité, et d'autre part vers l'intérieur o elles sont connectées électriquement par un élement mobile conduc- teur de l'électricité 6 maintenu en contact avec chacune des bornes 5 par un organe mobile isolant 7 supporté par une pièce 8 deformable par la chaleur en contact avec le fond 3 du boitier. La pièce 8 deformable par la chaleur est par exemple une pastille fusible en alliage métallique
à base de plomb, d'étain et de bismuth.
Dans ce premier exemple de réalisation, l'élément mobile conducteur 6 est une plaque métallique en forme de coupelle disposée vis-à-vis des bornes 5 et sur laquelle des ressorts 9 et 10 agissent de façon antagoniste, le ressort 9 étant disposé au-dessus de la coupelle 6 et le ressort 10 endessous de la coupelle 6. La coupelle 6 comporte un rebord 11 et un fond 12 reliés par une paroi latérale. Le ressort 10 est un ressort hélicoTdal cylindrique de diamètre sensiblement égal à celui du rebord 11 et le ressort 9 est un ressort hélicoîdal cylindrique dont le diamètre est voisin du diamètre du disque 12 formant le fond de la coupelle de sorte que, lors du montage,
les ressorts 9 et 10 et la coupelle 6 se trouvent automati-
quement centrés les uns par rapport aux autres. Le ressort est dimensionné pour exercer, lorsqu'il est comprimé, une force supérieure à celle du ressort 9 et maintenir ainsi le rebord 11 contre les bornes 5 afin de fermer
le circuit électrique entre ces bornes.
L'organe mobile 7 également réalisé en matière isolante, par exemple en céramique, comporte à sa partie inférieure une partie de poinçon 13 s'étendant vers la pastille deformable 8. Le fond 3 du boîtier 1 comporte une cloison annulaire 14 s'étendant vers l'organe mobile 7
et entourant la pastille deformable 8.
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Selon ce mode de réalisation préféré, le bouchon 4 comporte également une rainure périphérique 15 située
à une distance d de la face supérieure du bouchon 4.
Le montage du coupe-circuit selon l'invention est de préférence réalisé à l'envers, c'est-à-dire que le bouchon 4 est disposé sur une surface de référence, puis on empile successivement le ressort 9, la coupelle 6, le ressort 10, l'organe mobile 7 et le boftier I dans
lequel la pastille 8 a été préalablement mise en place.
On constate alors que le boitier 1 s'engage plus au moins sur le bouchon 4 en fonction de la hauteur de l'organe mobile 7 et de l'épaisseur de la pastille 8 qui varie un peu selon les tolérances de fabrication. Un sertissage automatique peut néanmoins être réalisé aisément, la seule contrainte pour cette opération étant la constance de la distance d entre la face externe du bouchon 4 et la rainure 15. Après le montage, les pièces sont dans la position représentée sur la moitié gauche de la figure
1, c'est-a-dire que la coupelle 6 assure un contact élec-
trique entre les bornes 5, celles-ci étant par ailleurs isolées du boitier par le bouchon 4 et l'organe mobile 7. A ce propos, on notera que dans le mode de réalisation préféré, les bornes 5 sont disposées dans une cavité 16 du bouchon 4 et l'organe mobile 7 comporte une cavité 17 en vis- a-vis de la cavité 16, une partie de surface 18 de l'organe mobile 7 étant en contact avec le bouchon 4. Ainsi, le coupe-circuit peut être disposé sans dommages dans une atmosphère très chargée, par exemple à proximité de la chambre de formation de vapeur d'un fer a repasser
électrique.
Lors d'une surchauffe anormale de l'appareil m4nager sur lequel le courtcircuit est monté, la pastille & fond et leorgane mobile 7 s'enfonce dans le matériau
fondu sous l'action des ressorts 9 et 10. Lors de ce mouve-
ment, le ressort 10 se détend jusqu'au moment o la force exercée par celui-ci sur la coupelle 6 devient inférieure
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à l'effort exercé par le ressort 9, lequel écarte alors la coupelle 6 des bornes 5 et ouvre le circuit électrique entre ces bornes. On remarque que le matériau fondu de la pastille 8 peut s'écouler librement dans la cavité 19 entourant la partie inférieure de l'organe mobile 7. A ce propos, on notera que l'organe mobile 7 peut présenter avec la paroi latérale du boîtier i un jeu 20 qui, dans le cas d'un matériau fusible conducteur, doit cependant
être suffisamment faible pour créer une résistance à l'écou-
lement empêchant le matériau fusible conducteur de s'écouler vers les bornes 5 et de rétablir le circuit électrique
entre celle-ci.
La figure 2 illustre un second mode de réalisation
du coupe-circuit selon l'invention. Dans ce mode de réalisa-
tion, comme dans le précédent, le coupe-circuit comporte un boîtier 1 comprenant une paroi latérale 2 et un fond 3, et fermé par un bouchon 4 dans lequel sont disposées des bornes 5 traversant le bouchon 4. L'élément mobile conducteur 6 est cette fois un ressort hélicoTdal dont au moins une spire 6a à un diamètre différent des autres et est disposée par rapport aux bornes 5 pour être en contact avec celle-ci avant un échauffement de la pastille 8 et être écartée d'au moins l'une d'entre elle lors d'un échauffement de cette pastille. De préférence, le ressort
6 est sensiblement tronconique en position de repos.
Dans l'exemple particulier représenté, le resssort hélicoTdal 6 a son extrémité de plus grand diamètre tournée vers le bouchon 4 et insérée dans une gorge annulaire 21 réalisée sur la face inférieure du bouchon 4, et son
extrémité de petit diamètre en appui sur la surface supé-
rieure de l'organe mobile 7 et maintenu centrée sur celui-ci
par un épaulement circulaire 22. Dans l'application préfé-
rentielle envisagée, le coupe-circuit est monté dans une
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cavité cylindrique 23 d'une semelle 24 d'un fer à repasser et est maintenu en place dans cette cavité par une rondelle fixée à la partie supérieure de la semelle 24 par un picot 26 formé à la surface supérieure de la semelle 24 à proximité de la cavité 23 et dont la tête est écrasée sur la rondelle 25, de sorte que le bord de la rondelle surplombe la partie supérieure du coupe-circuit et maintient ainsi le fond 3 du boitier 1 en contact avec
le fond de la cavité 23.
Dans ce mode de réalisation, l'organe mobile 7 comporte également une partie de paroi annulaire 27 entourant la partie inférieure du bouchon. Ainsi, même lorsque le coupe-circuit est en position déclenchée, la partie de paroi 27 forme avec la partie en regard du bouchon 4 une chicane empêchant de façon complémentaire une remontée
du matériau fusible fondu vers les bornes 5.
La figure 3 illustre un troisième mode de réalisa-
tion comportant comme dans le premier mode de réalisation,
un élément mobile conducteur 6 formé par une plaque métal-
lique sollicitée dans le sens de l'ouverture du contact par un ressort hélicoTdal 9. Toutefois, dans ce cas, la plaque métallique 6 est directement supportée par l'organe mobile 7 et le ressort 10 antagoniste au ressort 9 est disposé en dessous de l'organe mobile 7. Ainsi, lors de la fusion de la pastille 8, le ressort 10 se détend dans
le matériau fusible fondu et provoque un faible déplacement.
de cette matière fondue qui reste ainsi totalement contenue
dans la paroi annulaire 14.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus et on peut y apporter
des variantes d'exécution.
Par exemple, la pastille 8 déformable par la chaleur peut être remplacée par un bilame o une spire
de métal à mémoire de forme.
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L'étanché té entre le bouchon 4 et le boitier 1 peut être obtenue en utilisant un bouchon en matière organique légèrement déformable introduit à force dans
le boîtier au moment du montage.
Bien que la fixation des bornes 5 sur le bouchon 4 ait été représentée sous forme d'une partie écrasée 28, on peut prévoir de sertir la queue de la borne 5 à la façon d'un rivet, le sertissage servant simultanément à maintenir une plaquette coudée en contact avec la borne
5 en vue d'une liaison ultérieure avec un raccord rapide.
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Claims (10)
1. Coupe-circuit thermique comportant un boîtier (1) comprenant au moins une partie de boîtier (3) conductrice de la chaleur, deux bornes (5) portées par un bouchon (4) électriquement isolant, et un élément mobile (6) conduc- teur de l'électricité maintenu avec chacune des bornes (5) par une pièce (8) déformable par la chaleur elle-même en contact avec la partie de boîtier (3) conductrice de la chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte un organe mobile (7) électriquement isolant disposé entre l'élément mobile (6) et la pièce (8) déformable par la. chaleur, cet organe mobile (7) formant une séparation isolante entre la pièce (8) déformable par la chaleur d'une part et, les bornes (5) et l'élément mobile (6) conducteur
de l'électricité, d'autre part.
2. Coupe-circuit thermique conforme à la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que la pièce déformable par
la chaleur est une pastille fusible (8) et en ce que l'or-
gane mobile (7) comporte une partie de poinçon (13) s'éten-
dant vers la pastille fusible (8).
3. Coupe-circuit thermique conforme à la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que la partie de boîtier (3) conductrice de la chaleur comporte une cloison annulaire (14) s'étendant vers l'organe mobile (7) et entourant
la pastille fusible (8).
4. Coupe-circuit thermique conforme à l'une des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bouchon
(4) comporte une rainure périphérique (15) et en ce que
le boîtier est serti dans cette rainure.
5. Coupe-circuit thermique conforme à l'une des
revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe mobile
(7) a une partie de surface (18) en contact avec le bouchon
(4) et en ce que les bornes (5) et l'élément mobile conduc-
teur de l'électricité (6) sont enfermés à l'intérieur d'une cavité (16, 17) interne, délimitée par des parties de paroi en regard du bouchon (4) et de l'organe mobile (7).
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6. Coupe-circuit thermique conforme à l'une des
revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe mobile
(7) comporte une partie de paroi annulaire (27) entourant
une partie du bouchon (4).
7. Coupe-circuit thermique conforme à l'une des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément
mobile conducteur est un ressort hélicoïdal (6) dont au moins une (6a) des spires a un diamètre différent des autres et est disposée par rapport aux bornes (5) pour etre en contact avec celles-ci avant un échauffement de la pièce (8) déformable par la chaleur, et être écartée d'au moins l'une d'entre elles lors d'un échauffement
de la pièce (8).
8. Coupe-circuit thermique conforme à la revendi-
cation 7, caractérisé en ce que le ressort (6) est sensi-
blement tronconique en position de repos.
9. Coupe-circuit thermique conforme à l'une des
revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément
mobile conducteur est une plaque métallique (6) disposée en regard des bornes (5) et en ce que des ressorts (9,
) agissent sur la plaque (6) selon des directions antago-
nistes.
10. Coupe-circuit thermique conforme à la reven-
dication 9, caractérisé en ce que la plaque métallique (6) est supportée par l'organe mobile (7) et en ce que les ressorts antagonistes agissent l'un (9) sur la plaque
métallique (6) et l'autre (10) sur l'organe mobile.
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| GB963064A (en) * | 1960-09-13 | 1964-07-08 | Filtron Company Inc | Improvements in or relating to thermally responsive circuit breakers |
| GB2005477A (en) * | 1977-10-08 | 1979-04-19 | Nifco Inc | Resettable thermal cut-off fuse |
| US4186366A (en) * | 1978-10-20 | 1980-01-29 | Illinois Tool Works Inc. | Radial lead thermal cut-off device |
| US4383236A (en) * | 1981-12-28 | 1983-05-10 | Mcgraw-Edison Company | Heat limiters and method of manufacture |
| US4408178A (en) * | 1982-07-12 | 1983-10-04 | The Singer Company | Thermostatic switch |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES556021A0 (es) | 1987-09-01 |
| US4673909A (en) | 1987-06-16 |
| EP0206868A1 (fr) | 1986-12-30 |
| ES8708092A1 (es) | 1987-09-01 |
| CA1247173A (fr) | 1988-12-20 |
| JPS61288334A (ja) | 1986-12-18 |
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