Brevet FR2003539A1 — publié le 19691107

i 2003539 La présente invention concerne une structure de contact pour un interrupteur du type à vide, et plus particulièrement une disposition perfectionnée pour fixer une pièce ou bouton de contact annulaire au reste de la structure du contact. 5 Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N°s 3.182.156 et 3,158.719 décrivent des structures de contacts pour des interrupteurs à vide qui comportent des pièces de contact annulaires brasées au reste de la structure des contacts. Dans certaines conditions exceptionnelles, la brasure p?ut être affaiblie ou même être complètement détruite. Pour assurer que la pièce de contact ne se détache pas dans un tel cas, il a été proposé d'utiliser des liaisons supplémentaires plus directes sur le pourtour de la pièce annulaire de contact. Bien que cette solution soit satisfaisante dans le cas d'un contact de diamètre relativement important, il existe des inconvénients appréciables dans le cas d'un contact de petit diamètre. En premier lieu, pour un diamètre donné de la pièce de contact, cette liaison supplémentaire nécessite un espace ne pouvant être obtenu qu'aux dépens de la surface de contact à l'extérieur de la pièce de contact. Si le diamètre hors tout du contact est faible, cet espace ne peut être obtenu qu'aux dépens de la capacité de coupure du courant de l'interrupteur. En second lieu, si la liaison brasée est détruite, et que par suite le courant passe par la liaison supplémentaire, le parcours résultant pour le courant n'est pas bien adapté pour le soufflage vers l'extérieur de l'arc au moment de la coupure. La présente invention a pour objet une liaison supplémentaire ne présentant pas ces inconvénients pour une pièce annulaire de contact. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, une rainure circulaire est formée dans une face d'un contact en forme de disque. Cette rainure entoure un bossage central venu de matière et comporte une paroi inférieure et deux parois latérales, l'une des parois latérales étant définie par la surface périphérique extérieure du bossage. Une pièce de contact annulaire est montée dans la rainure. Cette pièce ou bouton comporte une partie principale ou corps de forme annulaire et un épaulement annulaire dépassant radialement vers l'intérieur à partir du corps, à partir de la surface inférieure ou fond de la rainure. La partie périphérique du bossage est déformée pour constituer un rebord dépassant radialement à l'extérieur du reste du bossage de façon à couvrir 1'épaulement de la pièce de contact afin qu'il soit tenu entre le rebord du bossage et le fond de la rainure. 69 06557 2 2003539 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une coupe verticale d'un interrupteur à vide 5 suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure la est une coupe suivant la ligne la-la de la figure 2 ; - la figure 2 est une vue suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en perspective de la structure représentée sur la figura 2 avant le montage de la pièce de contact. 10 La figure 1 représente un interrupteur à vide comprenant une enveloppe scellée 10 dans laquelle est établi un vide d'une pression de -4 10 torr ou d'une pression inférieure. Cette enveloppe comprend un manchon 11 en matière isolante et deux couvercles 12 et 13 fixés aux extrémités opposées du manchon 11 par des scellements étanches au vide 14, 15 Des contacts 18 et 19 pouvant subir des mouvements relatifs sont logés à l'intérieur de l'enveloppe 10, et ils sont représentés séparés, c'est-à-dire en position d'ouverture de l'interrupteur, en traits pleins sur la figure 1. Le contact supérieur 17 est un contact fixe fixé sur une tige conductrice 17a dont la partie supérieure traverse de façon étanche 20 le couvercle supérieur 12, Le contact inférieur 18 est un contact mobile fixé sur une tige conductrice de commande 18a qui peut recevoir un mouvement vertical. La montée du contact 18 à partir de la position représentée en traits pleins jusqu'à la position représentée en tirets fait venir les contacts l'un contre l'autre pour fermer l'interrupteur tandis que la descente 25 du contact 18 sépare les contacts et ouvre l'interrupteur, La tige de commande 18a traverse librement une ouverture du couvercle inférieur 13 et un soufflet métallique flexible 20 assure l'étanchéi-té autour de la tige de commande 18ji pour permettre les mouvements verticaux de la tige sans perte du vide à l'intérieur de l'enveloppe 10. Le soufflet 30 est fixé de façon étanche représentée sur la figure 1 à la tige de commande 18a et au couvercle inférieur 13. Chaque contact 17, 18 a une forme en disque sensiblement circulaire et comporte une surface principale, appelée surface d'arc faisant face à l'autre contact. Une pièce de contact 25 dépasse de la surface d'arc de 35 chaque disque dans une position coaxiale et elle est unie au reste du contact de la façon décrite ci-après. Une rainure- circulaire 50 est formée dans la surface large de chaque contact pour recevoir la pièce de contact annulaire 25, Cette rainure circulaire comporte un fond 51 et deux parois latérales 52 et 53 (figure la) 69 06557 3 2003539 Un bossage central 55 venu de matière avec le disque est limité par la rainure 50 et dépasse du fond de celle-ci vers l'autre contact. La surface latérale du bossage 55 constitue la paroi latérale 53 du bossage 50. La pièce de côntact annulaire 25 comprend un corps 25_a annulaire et un rebord ou 5 épaulement circulaire 25Jd dépassant radialement vers l'intérieur à partir du corps pour venir le long du fond 51 do la rainure. Le pourtour du bossage 55 est déformé, par exemple par sertissage ou par des coups de pointeau, pour former un rebord circulaire 57 venu de matière et dépassant radialement vers l'extérieur du reste du bossage pour couvrir 1'épaulement 25b_ de la pièce 10 de contact en le serrant contre le fond 51 du disque, La pièce de contact 25 est brasée au disque du contact 1g long du fond 51 de la façon indiquée en 60. Pratiquement tout le courant traversant la pièce annulaire de contact passe norma1ement à travers cette liaison brasée qui constitue le trajet de plus faible résistance entre la pièce 15 annulaire de contact et le reste de la structure du contact. Le contact entre les pièces de contact a lieu suivant des zones annulaires de contact 30 des deux pièces de contact quand le contact inférieur est dans la position supérieure représentée en tirets sur la figure 1. Ces zones de contact annulaires 30 ont un diamètre tel que le 20 courant traversart les contacts fermés suive le trajet L en boucle ou en fuseau renflé radialement vers l'extérieur de la façon représentée en tirets sur la figure 1. Le champ magnétique produit par ce courant passant par le trajet L tend d'une façon connue à allonger la boucle- Par suite, au moment de la séparation des contacts avec établissement d'un arc entre les 25 zones 30, l'action magnétique du courant repousse l'arc radialement vers l'extérieur. Pour que la boucle de ce parcours du courant ?oit suffisamment prononcée, 12 diamètre des pièces de contact est choisi supérieur à la moitié du diamètre des pièces en disque des contacts Quand les parties terminales de l'arc sont déplacées vers 30 les pourtours des disques des contacts 17 et 1CS l'arc est soumis à des forces magnétiques agissant circulairement qui font tourner l'arc autour de l'axe passant par les centres des disques. Cette action magnétique circulaire est provoquée par plusieurs fentes 32 formées dans chacun des disques qui sont ainsi divisés en un certain nombre de doigts ou cornes 33 35 Chaque fente 32 s'étend de préférence à partir du périmètre extérieur du disque 17 et 18 correspondant dans une direction sensiblement tangentielle au pourtour de la pièce de contact 25, c'est-à-dire à partir d'un point 34 et tangentiellement sur une distance appréciable à partir du point 34. A son extrémité inté1 • re, chaque fente se termine par une 69 06557 4 2003539 partie 35 s'étendant d'une façon sensiblement perpendiculaire à la partie tangentielle. Cette partie 35 s'étendant vers l'intérieur, dépasse radialement vers l'intérieur jusqu'à un point 36 du périmètre extérieur de la pièce annulaire de contact. Comme le montre la figure 2, la pièce annulaire de 5 contact recouvre l'extrémité dépassant vers l'intérieur de la partie 35 de la fente. Les fentes 32 obligent le courant circulant à travers une extrémité d'un arc (par exemple en 40 sur la figure 2) à suivre le trajet 41 dans la corne 33 correspondante qui s'étend circulairement par rapport au disque 10 dans la région de l'arc. La composante circulaire du parcours pour le courant provoque le développement par le courant passant par la boucle L d'une composante de force agissant circulairement qui fait tourner l'arc autour de l'axe central du disque. Ce mouvement de rotation de l'arc permet la coupure de courant plus importante. 15 Dans certaines conditions exceptionnelles, la jonction brasée 60 peut être affaiblie ou être détruite. Dans ce cas, le rebord 57 du bossage central coopère avec le rebord circulaire intérieur 53 de la pièce de conts-t pour empêcher l'échappement de celui-ci. De plus, le trajet principal pour le courant passe alo.s par le rebord 57 et le rebord 53- Ce trajet pour le 20 courant présente une résistance bien supérieure à celle d'une jonction brasée intacte, et il en résulte un échauffement bien plus important dans ce'-'.e région pour un courant donné. Cet échauffement est très désirable dans ces ^"nstances, car il peut élever suffisamment la température pour rétablir la brasure dans la partie 60 25 La position des rebords 53 et 57 sur le côté intérieur de la pièce annulaire de contact apporte plusieurs avantages importants. D'une part, cette jonction ne demande aucun espace à l'extérieur de la pièce de contact an-...Idi ce iZ. ce qui réduirait l'espace disponible pour l'interruption après le soufflage de l'arc au-dehors de la pièce annulaire de contact. Si le diamètre 30 hors tout du contact est faible, comme dans le cas de l'interrupteur représenté. cet espace est une caractéristique importante et il ne pourrait être obtenu que par une réduction de la capacité de coupure de l'inrcr.-pteur. En plaçant les rebords de retenue à l'intérieur de la pièce de contact annulaire, cette liaison mécanique n'influe pas sur l'espace extérieur a la 35 pièce annulaire de contact, ce qui permet une capacité de coupure supérieure a celle permise dans le cas d'une liaison mécanique à l'extérieur. Une autre avantage résultant de la liaison mécanique supplémentaire à l'intérieur est qu'en cas de défaillance de la brasure en 60 provoquant le 69 06557 5 2003539 passage du courant à travers la liaison mécanique supplémentaire, le parcours résultant du courant est bien adapté pour produire une force radiale vers l'extérieur agissant sur l'arc pendant la coupure, A ce point de vue, le parcours du courant passant par la liaison 5 supplémentaire 53, 57 vers le point terminal d'un arc sur la pièce annulaire de contact s'étend vers l'extérieur, et par suite établit une boucle bombée radialement vers l'extérieur d'une façon prononcée. Cette forme convient bien pour produire la force de soufflage magnétique de l'arc radialement vers l'extéiieur. Si la "liêison mécanique supplémentaire se trouvait à 10 l'extérieur de la pièce annulaire de contact, le parcours du courant aurait une forme incurvée radialement vers l'intérieur, ce qui n'est pas favorable au soufflage de l'arc vers l'extérieur. Un autre avantage de liaison mécanique du côté intérieur au lieu du côté extérieur de la pièce annulaire de contact 25 est qu'aucune 15 partie de cette jonction n'est située dans la région des fentes 32. Si cette jonction mécanique était à l'extérieur de la pièce de contact, 1'épaulement mince, tel que celui représenté en 57, serait à l'extérieur de la pièce annulaire 25 et s'étendrait dans les fentes 32, et sa présence aurait tendance à attirer l'arc et à réduire la grande vitesse de déplacement de 20 l'arc vers l'extérieur du contact et autour du périmètre extérieur du contact. Suivant un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, la pièce annulaire 25 est en matière ayant une grande résistance au soc -~ge entre les contacts, c'est-à-dire en alliage cuivre-bismuth ou cuivre-plomb. Le reste du contact est de préférence en un autre métal d'un travail plus 25 facile, par exemple en cuivre pur. Des écrans de condensation 60 et 64 sont de préférence montés à l'intérieur de l'enveloppe pour condenser les vapeurs métalliques engendrées par l'arc. L'écran principal est un élément tubulaire 60 entourant la région de coupure et de formation de l'arc 62, entre le manchon isolant 11 30 et cette région et les contacts. Cet écran est de préférence maintenu à un potentiel sensiblement à mi-distance de ceux des deux électrodes quand l'interrupteur est ouvert. Les écrans auxiliaires 64 de forme tubulaire connectés aux couvercles 12 et 13 entourent les extrémités opposées de l'écran principal 60 35 Bien entendu, la description qui précède r.'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 69 06557 6 2003539 !=i=2=i=S_S=I=e=4=i_I=Q_S§ 1 - Une structure de contact pour un interrupteur du type à vide caractérisé par un élément de contact en forme de disque, présentant une surface d'établissenent de l'arc ayant une rainure circulaire dans cette 5 surface autour d'un bossage central venu de'matière, et par une pièce ou bouton annulaire de contact montée dans la rainure, cette pièce annulaire comportant un corps principal annulaire et un épaulement sous la forme d'un rebord annulaire dépassant radialement à l'intérieur du corps, le pourtour du bossage étant déformé pour constituer un rebord venu de 10 matière dépassant radialement vers l'extérieur du reste du bossage pour couvrir le rebord de la pièce annulaire et pour tenir fermement cette pièce dans la rainure, 2 - Une structure de contact pour un interrupteur du type à vide selon la revendication 1, caractérisé par une liaison brasée entre le 15 fond de la rainure et la surface adjacente de la pièce annulaire de contact.