Brevet FR2003412A1 — publié le 19691107

- i - 2003412 l'invention eôt relative à un dispositif-contacteur pour appareils de coupure électrique tels que contacteurs, relais, de moyenne et de grande puissance de coupure, ainsi qu'en particulier les disjoncteurs. Ces appareils de commande sont 5 équipés de paires de contacts qui comportent, chaque fois, essentiellement un contact fixe et un contact mobile, ce dernier pouvant, pour l'enclenchement, être poussé contre le premier en étant assisté par une tension provoquée par des ressortst et en être séparé lors du déclenchement. 10 Dans les appareils de commande, et en par ticulier ceux de moyenne ou de grande puissance, la fermeture des contacts avec des vitesses ou des accélérations élevées, et le serrage des contacts l'un contre l'autre quand ils sont fermés,sont assurés par l'action de ressorts de force relativement importante, 15 afin qu'il soit obtenuyi'une part une bonne sécurité pour la fermeture des contacts^et d'autre part une pression élevée sur les contacts et par suite une faible résistance au passage à l'état fermé» Quand on sépare les contacts pour l'ouverture du commutateur, de grandes vitesses sont indispensables pour empêcher l'usure des 20 contacts grâce à la restriction de la formation d'un arc. Le mécanisme qui assure le déplacement des contacts mobiles est en général équipé aussi en conséquence de ressorts puissants. lia fermeture du contact avec intervention de forces importantes de ce genre apparaît sans doute avantageuse en 25 principe, car il est ainsi exclus que la mise en contact se fasse lentement. Il apparaît toutefois cet inconvénient que le choc dur des contacts provoqué par l'action de ces forces importantes au cours de la fermeture provoque des rebondissements qui, après une première prise de contact, entraînent un ou même plusieurs soulève-50 ments des surfaces de contact qui s'écartent l'une de l'autre, et par suite sont cause d'une importante usure des pièces de contact lors de l'enclenchement sous charge, en particulier si l'intensité du courant qui doit être coupé est importante. Il est apparu, en outre, que les dures forces de percussion exercées lors de la fer-35 meture du dispositif contacteur sur ses contacts fixes exigent des précautions particulières dans l'établissement des coffrets qui portent les pièces fixes de contact ainsi que pour leur fixation. L'invention a pour but d'assurer une diminution de l'usure qui se produit lors de la fermeture des contacts, 40 et concerne à cet effet un dispositif contacteur pour appareils de 2003412 c9 06231 2 coupure électrique comportant des paires de contacts constituée essentiellement d'un contact fixe et d'un contact mobile qui peut être poussé contre le premier pour l'enclenchement âous l'effet d'une tension provoquée par des organes élastiques et qui peut et: 5 être séparé pour le déclenchement, dispositif caractérisé par ce que des dispositifs amortisseurs sont disposés parallèlement aux organes élastiques qui exercent leur contrainte sur les contacts mobiles, ce qui permet d'éviter les rebondissements et d'augmenter ainsi la durée des contacts. 10 Suivant d'autres caractéristiques de l'inven tion, les contacts fixes sont élastiques et/ou sont soutenus élas-tiquement, par exemple par une lame de ressort. Des dispositifs amortisseurs sont ajoutés à chacun des contacts fixes. Des dispositifs so:c.t eonsti-15 tués d'un cylindre pneumatique ou hydraulique présentant un canal d'étranglement de faible section, les dispositifs amortisseurs comportent deux surfaces de friction s'appuyant les unes sur les autres. Un cylindre, constitué d'une matière dont le coefficient de frottement est élevé, est entouré d'un cylindre creux; le cylin-20 dre creux présente des fentes le long d'une génératrice et est de préférence soutenu par une bague qui entoure son extrémité libre, la bague de soutien est élastique. Dans un exemple d'exécution recommandé, tua cylindre creuxen un^natière à coefficient de frottement élevé constitué de deux demi-coquilles, entoure un goujon cylin-25 drique. Suivant une autre caractéristique de 1'invention, le cylindre creux est divisé en demi-coquilles en matière de friction et est serré contre le goujon cylindrique par un ressort qui les entoure, ce qui assure pour longtemps un contact de friction 30 constant, ainsi qu'un réglage automatique lors de l'usure. Un modèle particulièrement simple est caractérisé en ce que le cylindre creux constitué de demi-coquilles présente une surface extérieure conique, et que les organes d'appui qui entourent les surfaces extérieures, tendus dans le sens axial, s'appuient sur cette surface conique, 35 D'une façon avantageuse, les spires d'un ressort qui provoquent la tension axiale entourent la surface conique. Suivant d'autres caractéristiques de 1~ inve-n-tion, les ressorts qui appuient les contacts sont des ressorte à lames, les bras de contacts qui comportent les contacts mobiles 40 sont constitués de ressorts à lames disposés en feuillets ou 69 06231 - 3 - 2003412 comportent de telles lames de ressort, au moins les zones superficielles des lames de ressort qui forment appui présentent des surfaces rugueuses, les lames de ressort assemblées en couches, fixées par une seule extrémité, sont serrées avec interposition de cales. 5 L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels ; - la figure 1 est une coupe partielle d'une paire de contacts d'un disjoncteur avec dispositif amortisseur agissant par 0 friction} - la figure 2 représente un contact mobile correspondant à la figure 1, monté sur un bras contacteur avec un dispositif amortisseur modifié; - la figure 3 représente un contact mobile conjugué tf avec un dispositif amortisseur constitué par un cylindre pneumatique, et, - la figure 4 représente une vue schématique d'un bras de contact équipé en ressort à lames disposé en couches. Dans la figure 1, on voit un bras de contaet 1 50 d'un disjoncteur qui porte, par l'intermédiaire du support 2 en forme d'équerre, un contact mobile 3 équipé à son extrémité inférieure d'une pièce de contact 4. Le bras de contact traverse une ouverture 5 du support 2, qui, dans sa zone supérieure, est équipée en forme de fente et enferme, pour qu'elle soit réglable en hauteur, 25 une partie rétrécie 6 du bras contacteur 1. A sa base, l'ouverture 5 est élargie de telle façon qu'elle permet de retirer du support le bras de contact. Le contact mobile 5 est soumis à la tension d'un ressort 7 s'appuyant, par son extrémité supérieure, contre une cuvette de ressort 8. De son côté, la cuvette entoure, par un prolon-JO gement, un cylindre 9 fait d'un matériau dont le coefficient de friction est élevé, comme il est courant pour les garnitures de frein ou d'embrayage» L'extrémité inférieure du ressort s'appuie sur le collet d'un cylindre creux 10 maintenu en position par la tête 35 d'un rivet qui assemble 1® support 2 avec le contaet mobile 3, ou, dans une modification du modèle, est reliée à celui-ci. Le diamètre intérieur du cylindre creux 10 est adapté au diamètre extérieur du cylindre 9 de façon telle qusil entoure ce dernier avec un serrage qui assure un contact à friction suffisant. 40 Pour perœelrfeo In rnaiase 69 06231 - 4 - "--P fl t? il 1 1 — admettre de larges -feglérancres et'-efue le contact à friction soit mrl??-t©au efficace même b L'usage, 1® .cylindre creur tQ sst rendu élastique par 1® fait qu'il présente des fentes tt le long de génératrices. Pour augmenter- le contact à friction, et pour maintenir l®t 5 lasticité, une bague formant ressort 12 est disposée dans une gor* 'Ipi ©Rt'oure 1© cylindre creux. le contact fixe 13 est relié avec la borne K r appayé par m ressort 15, de sorte qu'il peut se déplacer très lég&raaeat. Ea-d®QS©aâ â© la pi&e® de contact : f au a pratiqué 10 le coffret M une gorge 18 dans laquelle est posé tin ressort à lae ? 20 serré gar une vis *9 soutenant la fixité du contact. Quand on ferme les contacts, le contact 5 mobilep de dimensions aussi faibles que possible afin d'obtenir ue."ï faible inertie, est accéléré dans la direction du contact fixe 15 15 grâce à l'action de ressorts paissants d'un enclencheur de disjonc-teur non représenté, qui agissent sur le bras de contact t « Lors du premier contact, il se transmet aux pièces de contact 4 et 16 usa iapxleiea de mouvement qui peut provoquer, si l'appui'du contact fixe Î5 est rigide, un rebondissemeat de la pilas de contact mobile?,. 20 Grâce à l'appui élastique du contact fixe t? conforme à Is invention donné par le ressort à lame 20, le contact fixe reeiai© d'abord très faiblement pendant que, sous 1'effet de la continuation du mouvement du bras contacteur, le contact mobile continue à s'appliquer. Le choc de rencontre proprement dit des 25 pièces de contact est ainsi déjà adouci» La tendance à des mouvements de rebondissement 3?ît également complètement annulée quand le bras de contact 1 continue à pousser le ressort 7» le cylindre 9 est en même tempe poussé dans le cylindre creux 10, il en résulte un effort de fric-30 tion qui contrecarre l'action du ressort 7. Le serrage des pièces de contact est ainsi renforcé» La tendance à rebondir due à l1impulsion de mouvement, et qui pourrait provoquer ces oscillations en raison de la présence du ressort 7 » est supprimée parce que la £®ue© €e frletton du dispositif amortisseur fomé par le cylindre S 35 et par 1© cylindre creux 10 qui l'entoure agit à 1*encontre d'un tal mouvement ©t s'oppose au soulèvement du contact mobile 3. S'il datait cependant, dans des cas spéciaux, se produire réellement des . uC^illatîoaSg sellee-ci seraient de tout® £&go& sensiblement aaor- BAD ORIGINAL 69 06231 momentanément comme les ressorts 7 usuels. Le ressort à lame 20 déjà décrit exerce une action analogue. Non seulement il absorbe les forces de masse au moment du premier contact et permet à la pièce de contact 16 du 5 contact fixe 13 de reculer légèrement, mais encore il est établi de façon telle que son extrémité libre qui s'applique sur la face inférieure du contact fixe 13 peut se déplacer en se courbant et absorber de l'énergie par frottement. Cet effet est renforcé parce qu'en particulier les zones de'la surface qui s'appliquent sont 10 exécutées avec une certaine rugosité, et. la conservent grâce à une sélection appropriée de la matière; il est apparu avantageux de choisir pour le ressort en lame 20 une matière qui se "rouge" lors de son déplacement sous pression sur la surface inférieure du contact fixe 13, c'est-à-dire qui fasse apparaître, avec consommais tion d'énergie, d'autres inégalités qui renforcent le contact à friction. Alors que les dispositifs amortisseurs augmentent la force de serrage pendant la continuation de la poussée après la première phase de contact, et par suite rendent déjà plus diffi-20 cile ou empêchent les pièces de contact de se séparer, il sera prélevé suffisamment d'énergie au système oscillant, s'il se produisait encore des oscillations de rebondissement, pour que le nombre des oscillations résultantes se limite à une seule. Le fait que le contact fixe soit en outre équipé 25 d'un ressort et soit amorti permet ici de capter, par la faible course d'un ressort, l'effort de choc provoqué par l'impact dû à l'inertie du contact mobile, de sorte que les forces exercées pendant cet impact sont diminuées considérablement, et par suite aussi les efforts que l'on devra exiger des supports du contact fixe 13 30 et du coffret qui le porte diminueront considérablement avec les contraintes. Grâce à la disposition centrale du dispositif amortisseur et des ressorts, on obtient que tous deux agissent sur le même axe et peuvent être posés symétriquement par rapport aux pièces de contact 4, 16. 35 II est exposé ci-aprèsf avec référence à la figure 2, un exemple d'exécution modifié du dispositif amortisseur conjugué au contact mobile 3, utilisant également des surfaces de friction; les pièces connues d'après la figure 1 portent les mômes références. Dans un évidement prévu sur la face supérieure du 40 contact mobile 3, il est rivé une pièce d'arrêt 21 qui entoure, par 69 06231 - 6 - 2003412 le bord de son orifice, le collet inférieur renforcé d'un goujon 22„ Sur ce goujon est maintenu, réglable sur la longueur au moyen d'un filetage, un cylindre à friction 23 qui passe par une ouverture du bras contacteur 1, et qui, surmontant celui-ci par son collet supé-5 rieur, limite la course de la pièce de contact 3 maintenue sous tension par le ressort 7. Le cylindre à friction 23, qui est constitué dans l'exemple d'exécution par de lsacier, est entouré par deux demi-coquilles 25 en matière à friction, comportant des fentes étroites parallèles à l'axe, 10 Les demi-coquilles frottantes présentent des surfaces extérieures coniques 26 sur lesquelles s'appliquent les spires du ressort 7 qui s'élargissent vers l'extrémité. Le ressort 7 serre les demi-coquilles de friction 25 axialement contre le bras de contact 1 et a tendance à pousser vers le haut les deux demi-15 coquilles si loin que, non seulement elles butent contre le bras de contact, mais aussi poussent celui-ci à s'appliquer contre le collet supérieur du cylindre à friction 23. En ajustant ce cylindre à friction 23 sur son filetage, il est possible de régler la course voulue et de la bloquer au moyen de la contre-vis 24. 20 En raison de la conicité des surfaces exté rieures des demi-coquilles à friction 25, il s'exerce en même temps, sous l'effet de la tension dirigée suivant l'axe, une force radiale dirigée vers la surface du cylindre à friction 25 qui pousse fortement les coquilles à friction contre le cylindre à friction 23 avec 25 une force qui reste constante pendant la marche. La forme donnée au collet inférieur du goujon 22 permet au contact mobile 3 de s'incliner sur un faible angle de rotation, de sorte qu'en se posant les pièces de contact peuvent s'aligner l'une sur 1Tautre en s'appuyant sur une grande surface. Dans l'exemple d'exécution recommandé 30 de la figure 2, on assure, pendant une longue durée, l'amortissement constant que s'était fixé l'invention, ainsi que le maintien, du contact mobile 3 sur le bras de contact 1 au moyen d'éléments réglables, et ce, au moyen d'un petit nombre de pièces. Un autre dispositif amortisseur est décrit 35 d'après la figure 3 : ce dispositif fait appel à un cylindre hydraulique 28, fermé par un couvercle 27, dont la tige de piston 29 rendue hermétique par une garniture d'étanchéité 30 passe au travers du couvercle et est reliée avec la cuvette de ressort 8. Dans l*in-„ térèt de la simplicité de la construction, on a renoncé aux canaux 40 d'écoulement spéciaux, aux perçages d'étranglement et autres : 69 06231 l'ajustement du piston est choisi tel que 15amortissement voulu est obtenu grâce au fluide de pression utilisé pour la mise en oeuvre„ Même la friction provoquée par la garniture d'étanchéité 30 ne se montre pas gênante ; elle aurait seulement, de toute façon, pour 5 effet de renforcer l'effet du dispositif amortisseur. Une solution d'un autre genre est représentée à la figure 4. Ls barreau à quatre côtés 31, isolé, relié à 1*enclencheur d'un disjoncteur et qui transmet ses déplacements a'œr. bras de contact de la paire de contacts prévus pour les différents :Q pôles, est entouré par une manchette 32, elle-même reliée à un certain nombre de ressorts à lames 33. Une fixation 34? adaptée sur les lames de ressorts, comporte le contact mobile 3» Au point de serrage des lames de ressorts, sont disposées, entre chacune d'elles, des cales 35, afin d'obtenir une base plus large pour le ; 5 faisceau de ressorts triangulaire formé par les lamas„ Les lames de ressort ont une forme telle que leurs extrémités libres qui s'appuient les unes sur les autres s'appliquent les urnes contre les autres sur une grande surface» Dans l'exemple d'exécution,, les lames de ressort sont toutes de la même longueur, de sorte qu'elles 20 sont prises ensemble dans la fixation 34» Un ressort spécial, correspondant aux ressorts 7 des figures 1 à 3painsi qusun bras de contact spécial sont ici évités, et les lames de ressort exercent, en cas de contrainte, des forces de friction en raison du déplacement longitudinal réciproque qui se produit quand elles se courbent, 25 ces forces exerçant un effet amortisseur, de sorte que le groupe de ressorts dans son ensemble représente en même temps le bras de contact aussi bien que le ressort de poussée et le dispositif amortisseur . Pour obtenir une poussée de contact plus importante, le paquet de ressorts est tendu dans sa position de départ contre un 30 bras d'appui 36 relié avec la manchette 32. Grâce à la façon dont se posent suivant 1'invention, avec interposition d'un dispositif amortisseur, les contacts des dispositifs coniacteurs d'appareils de coupure électrique, les effets de rebondissement déclenchés par le choc sont 35 empêchés ou dans une large mesure affaiblis, de sorte que toute usure est pratiquement évitée, alors qu'elle est courante lors de la aise en route s eus chargeL'effet du dispositif amortisseur sst renforcé ai le aeeoaâ contact est aussi maintenu élastique, tandis qu'il y a avantage à es âisgssrLt-if aaortisseœr agisse paral- 40 lèlement à son ressort. L'applicatis-n &c 69 06231 2003412 importante augmentation de la durée des dispositifs eontacteurs Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés» à partir desquels on pourra procéder à des variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de 1J invention. 69 06231 - 9 - 2003412 REVENDICAT 10 H S 10) Dispositif contacteur pour appareils de coupure électrique comportant des paires de contacts constituées essentiellement d'un contact fixe et d'un, contact mobile qui peut être 5 poussé contre le premier pour l'enclenchement sous l'effet d'une tension provoquée par des organes élastiques et qui peut en être séparé pour le déclenchement, dispositif caractérisé par ce que des dispositifs amortisseurs sont disposée parallèlement aux organes élastiques qui exercent leur contrainte sur les contacts mo-10 biles, ce qui permet d'éviter les rebondissements et d'augmenter ainsi la durée des contacts» 2°) Dispositif contacteur suivant la revendication 1, caractérisé par ce que les contacts fixes sont élastiques et/ou sont soutenus élastiquement,par exemple par une lame de ressort. 15 3°) Dispositif contacteur suivant la revendication 2, caractérisé par ce que des dispositifs amortisseurs sont ajoutés à chacun des contacts fixes « 4°) Dispositif contacteur suivant les revendications 1 à 3, caractérisé par ce que les dispositifs amortisseurs sont 20 constitués d'un cylindre pneumatique ou hydraulique présentant un canal d'étranglement de faible section. 5°) Dispositif contacteur suivant les revendications 1 à 3, caractérisé par ce que les dispositifs amortisseurs comportent des surfaces de friction s'appuyant les unes sur les autres» 25 6°) Dispositif contacteur suivant la revendication 5, caractérisé par ce qu'un cylindre, constitué d'une matière dont le coefficient de frottement est élevé, est entouré d'un cylindre creux. 7°) Dispositif contacteur suivant la revendication 6, 30 caractérisé par ce que le cylindre creux présente des fentes le long d'une génératrice et est de préférence soutenu par une bague qui entoure son extrémité libre. 8°) Dispositif contacteur suivant la revendication 7, caractérisé par ce que la bague de soutien est élastique. 35 9°) Dispositif contacteur suivant la revendication 5, caractérisé par ce qu'un cylindre creux en matière à coefficient de frottement élevé?constitué de deux demi-coquilles ^entoure un goujon cylindrique. 10°) Dispositif contacteur suivant la revendication 9, 40 caractérisé par ce que le cylindre creux est divisé en de®i-coq%till*3 69 06231 - 10 - 2003412 en matière de friction et est serré contre le goujon cylindrique par Tin ressort qui les entoure. 11°) Dispositif contacteur suivant la revendication 10, caractérisé par ce que le cylindre creux constitué de demi— 5 coquilles présente une surface extérieure conique, et que les organes d'appui qui entourent les surfaces extérieures, tendus dans le sens axial, s'appuient sur cette surface conique. 12°) Dispositif contacteur suivant la revendication 11, caractérisé par ce que les spires d'un ressort qui provoquent 10 la tension axiale entourent la surface conique. 13°) Dispositif contacteur suivant les revendications de 1 à 12, caractérisé par ce que les ressorts qui appuient les contacts sont des ressorts à lames. 14°) Dispositif contacteur suivant la revendication 15 13j> caractérisé par ce que les "bras de contacts qui comportent les contacts mobiles sont constitués de ressorts en lames disposés en feuillets ou comportent de telles lames de ressort. 15°) Dispositif contacteur suivant les revendications 13 ou 149 caractérisé par ce qu'au moins les zones 20 superficielles des lames de ressort qui forment appui présentent des surfaces rugueuses. 16°) Dispositif contacteur suivant les revendications 14 ou 15y caractérisé par ce que les lames de ressort assemblées en couches, fixées par une seule extrémité, sont 25 serrées avec interposition de cales.