Brevet FR2026602A1 — publié le 19700918

l'invention est relative à un disjoncteur à gaz comprimé comportant une chambre de coupure, remplie en permanence de gaz de soufflage sous pression, dans laquelle sont disposés un premier contact de coupure et un second contact de coupure coopérant avec 5 lui; ces contacts de coupure, dont l'un au moins est un contact tu-bulaire servant en même temps de conduit d'échappement du gaz de soufflage, sont tous.deux axialement mobiles et accouplés chacun à un piston mobile dans un cylindre, commandé- par le- gaz de soufflage et soumis à l'action d'un ressort agissant dans le sens contraire 10 de celui correspondant au déclènchëment; ce disjoncteur comporte un organe d'arrêt annulaire entourant les contacts de coupure, qui, en position de repos c'est-à-dire de fermeture du disjoncteur, est fermé et sépare la chambre de coupure des contacts de coupure, ainsi que des organes de commande fonctionnant sous l'action d'un ordre 15 -de déclenchement, qui, à la réception de cet ordre, font en sorte que tout d'abord les deux contacts de coupure sont actionnés et accélérés solidairement dans le sens correspondant au déclenchement par la pression du gaz de soufflage s*exerçant exclusivement sur un côté du premier piston accouplé au premier contact de coupure et 20 l'organe d'arrêt précité s'ouvre, opération au cours de laquelle un côté du second piston accouplé au second contact de coupure est soumis à la pression du gaz de soufflage, de sorte que le second contact de coupure est aussi actionné par son propre piston dans le sens correspondant au déclenchement et se trouve entraîné solidai-25 rement du premier contact de coupure; après qu'oi le mouvement du premier contact de coupure est arrêté par une butée, de sorte que le second contact de coupure continue à se déplacer tout seul et que les contacts, de coupure sont séparés et qu'enfin, un certain laps de temps après l'ordre de déclenchement, les pressions du gaz 30 sur les deux côtés du piston sont amenées à des valeurs telles que les contacts de coupure, au moins sous l'action des ressorts agissant sur eux, sont ramenés à leur position de repos et que le disjoncteur est ramené à sa position de fermeture. Un disjoncteur à gaz comprimé de ce genre est connu par la de-35 mande de brevet France n° 1.540.079 mise à l'examen public. Si on utilise comme gaz de soufflage de l'hexafluorure de soufre (SFg), il faut tenir compte du fait que la vitesse de propagation du son dans ce gaz est faible de sorte que le remplissage des compartiments des cylindres dure relativement plus longtemps et que, pour obtenir 40 une réaction rapide du disjoncteur à la réception d'un ordre de 69 05919 2026602 déclenchement,' il faut des canalisations et des lumières larges et courtes. L'invention a pour but de réaliser un disjoncteur à gaz comprimé qui, même en utilisant de l'hexafluorure de soufre comme gaz de soufflage, réagisse a l'ordre de déclenchement rapidement 5 sans qu'on ait à dimensionner dans ce but certains conduits d'une manière trop large pour être pratique et qui d'autre part présente un autre avantage qui sera expliqué plus en détail ci-dessous. Selon l'invention, on y arrive en'faisant communiquer librement et en permanence le compartiment, servant" au déclenchement, du cylindre 10 du premier piston avec la chambre de coupure, eh faisant communiquer librement entre eux les compartiments, servant au réenclenchement, des deux cylindres, en faisant communiquer ces compartiments, à travers -une soupape de commutation commune, soit avec la chambre de coupure, soit avec l'air extérieur, soit avec un compartiment 15 dans lequel le gaz de soufflage se trouve sous une pression plus basse que celle du gaz contenu dans la chambre de coupure, et en prévoyant un organe de verrouillage, pouvant êtïe déverrouillé sous l'action de l'ordre de déclenchement, qui maintient mécaniquement les contacts de coupure dans leur position de repos correspondant à 20 la position de fermeture àu disjoncteur. Le compartiment du cylindre servant à provoquer le mouvement correspondant au déclenchement est ainsi en permanence sous la pression élevée du gaz de soufflage dans la chambre de coupure, de sorte que, après lé retrait de l'organe de verrouillage, les contacts de coupure sont immédiatement 25 actionnés dans le sens correspondant au déclenchement. De ce fait, le.laps de temps qui s'écoule entre la réception de l'ordre de déclenchement et la séparation des contacts de coupure peut être ré- c duit jusqu'à moins d'un tiers du temps normalement nécessaire» Un autre avantage du maintien permanent de la haute pression 30 dans le compartiment de cylindre précité est que les-contacts de coupure, même dans la position de repos du disjoncteur, sont et restent pressés l'un contre l'autre avec une grande force par leurs surfaces d'extrémité dont le matériau est exposé à l'arc de rupture et jusqu'à ce qu'ils soient séparés. Dans ces conditions, on évite 35 le choc répété de ces surfaces d'extrémité l'une contre l'autre pendant la première phase du processus de déclenchement et ainsi toute possibilité de détérioration du matériau exposé à l'are, le plus souvent fragile, et le courant s'écoule aussi avant la séparation des contacts de coupure à travers ces surfaces d'extrémité travail-40 lant comme surfaces de rupture. Ceci a pour conséquence que cette 3 2026602 05919 transition ou cette commutation du courant entre les eontacts principaux fixes disposés séparément pour le passage permanent du courant et les pièces de rupture des contacts de coupure s'effectue sans phénomènes accessoires, c'est-à-dire de la manière la plus fa-5 vorable . Pour obtenir une réaction rapide de l'organe de verrouillage à l'ordre de déclenchement, le disjoncteur peut avantageusement être réalisé de manière que l'organe de verrouillage se trouve poussé par un ressort dans la position de verrouillage, soit maintenu en 10 position de verrouillage au moyen d'un second organe de verrouillage pouvant être déverrouillé sous l'action de l'ordre de déclenchement et soit accouplé à m piston mobile dans un cylindre à double action, le compartiment, servant au déverrouillage, de ce cylindre étant et demeurant en libre communication avec la chambre de coupu-15 re et le compartiment, servant au verrouillage, de ce cylindre avec le compartiment de cylindre servant au réenclenchement du second contact de coupure. Le second organe de verrouillage peut être très léger tandis que dans ce cas aussi le compartiment de cylindre destiné à action-20 ner un organe c'est-à-dire le premier organe de verrouillage est en permanence sous haute pression et n'a donc pas besoin, à la réception de l'ordre de déclenchement, d'être préalablement rempli de gaz sous pression. Le laps de temps nécessaire au soufflage de l'arc de rupture, 25 entre la séparation et le réenclenchement des contacts de coupure, peut s'obtenir d'une manière avantageuse en réalisant le disjoncteur de manière que la soupape de commutation soit commandée par un ires-sort et un piston mobile dans un cylindre, le compartiment actif de ce cylindre étant en libre communication, par l'intermédiaire d'une 30 canalisation à effet temporisateur, avec une chambre qui, par une seconde soupape de commutation accouplée au premier organe de verrouillage, puisse être mise en communication soit avec la chambre de coupure, soit avec l'air extérieur, soit avec un compartiment dans lequel se trouve du gaz de soufflage sous une pression plus 35 basse que celle du gaz contenu dans la chambre de coupure. L'invention est expliquée ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple non limitatif de réalisation en se référant au dessin unique annexé qui représente une coupe axiale de l'ensemble de coupure d'un disjoncteur à gaz comprimé. 40 Sur le dessin, on a désigné par 1 et 2 des porte-contacts qui „rn,a 4 2026602 05919 sont munis de blocs conducteurs creux 3, 4a, 4b, qui sont maintenus à une certaine distance l'un de l'autre par un isolateur tubulaire 5. Le bloc 3 est muni d'un cylindre 6 à double action, dans le-5 quel est disposé un piston mobile 7. A ce piston est fixé un premier contact de coupure 8 tubulaire, mobile axialement, qui agit en même temps comme conduit d'échappement 9 de gaz de soufflage. Le piston 7 est soumis à l'action d'un ressort 10. Le bloc 4a est muni d'un cylindre 11 dans lequel est disposé 10 un piston plongeur 12 mobile „ Au piston 12 est fixé un second contact de coupure 13 tubulaire, mobile axialement, qui forme également un conduit d'échappement 14 du gaz de soufflage. Le piston 12 est soumis à l'action d'un ressort 15. Les contacts de coupure 8, 13 sont entourés par un organe d'ar-15 rêt annulaire qui est formé par un siège annulaire 16 relié par un soufflet élastique 17 au cylindre 6 ainsi que par un anneau-soupape 18 fixé au piston 12. Dans la position de fermeture ou de repos, représentée sur la figure, du disjoncteur, l'organe d'arrêt 16, 18 est fermé et les conduits d'échappement 9, 14 de gaz de soufflage 20 des contacts de coupure 8, 13 sont séparés de la chambre de coupure 19 située à l'intérieur des blocs 3 et 4a et de l'isolateur 5 et à l'extérieur des cylindres 6, 11 et contenant du gaz de soufflage sous pression élevée. La chambre de coupure 19 communique librement à travers de larges orifices 20, 21 avec un dispositif d * alimenta- 25 tion en gaz de soufflage, non représenté sur la figure. Dans la position de fermeture ou de repos, représentée sur la figure,-du disjoncteur, le second contact de coupure 13 est relié électriquement par des contacts annulaires élastiques 22 au bloc 4b et au porte-contact 2 et par une couronne de doigts de contact 23 30 au cylindre 6, au bloc 3 et au porte-contact 1. Le premier contact ' de coupure 8 est relié électriquement par un contact annulaire élastique 24 au cylindre 6, au bloc 3 et au porte-contact 1. Le compartiment de cylindre 6a servant au déclenchement est en communication permanente par de larges orifices 25 avec la chambre 35 de coupure 19» tandis que le compartiment de cylindre 6b servant au réenclenchement est relié en permanence par tua orifice 26 avec une chambre 27. Cette chambre peut être•mise en communication par une soupape de commutation 28 soit avec l'air extérieur à travers des fentes 29 ou avec un compartiment 30 rempli de gaz de soufflage 40 sous faible pression ou, par l'intermédiaire de fentes 31» avec la 69 05919 5 2026602 chambre de coupure 19 remplie de gaz de soufflage sous haute pression. La chambre 27 communique librement à travers un large tube 32 de matériau isolant et par tin bloc comportant un conduit 33 avec le compartiment de cylindre 11b, servant au réenclenchement du second 5 contact de coupure. La soupape 28 est accouplée, par l'intermédiaire d'une tige 34» à un piston 37 mobile dans un cylindre 35 et soumis à l'action d'un ressort 36. Le second contact de coupure 13 coopère avec un premier organe de verrouillage 38 qui a la forme d'un tenon disposé dans un alésa-10 ge transversal 39 d'un piston 40; ce tenon, en position de fermeture du disjoncteur, s'engage dans une rainure périphérique 41 du contact de coupure 13 qui passe à travers cet alésage transversal et verrouille mécaniquement les contacts de coupure 8 et 13 dans leur position d'enclenchement. Le piston 40 se meut dans un cylindre à 15 double•action 42 dont le compartiment 42a servant au déverrouillage communique en permanence à travers l'orifice 43 avec la chambre de coupure 19 et dont le compartiment 42b servant au verrouillage communique librement à travers l'orifice 44 avec le compartiment de cylindre 11b. Le piston 40 est soumis à l'action d'un ressort 45 et 20 est accouplé à une seconde soupape de commutation 46 par une tige 47, munie d'une tête 48 qui coopère avec un second organe de verrouillage constitué par un ergot 49» qui en position d'enclenchement ou de repos du disjoncteur maintient le premier organe de verrouillage 38 en position de verrouillage et qui peut être écarté sous 25 l'action d'un ordre de déclenchement» La soupape 46 fait communiquer une chambre 50 soit avec la chambre à basse pression 30 à travers des fentes 51, soit avec la chambre de coupure 19 à haute pression à travers des fentes 52 et un orifice 53. La chambre 50 communique par l'intermédiaire d'une 30 canalisation à action temporisatrice, së^ composant d'un conduit d'étranglement 54» réglable au moyen d'une vis de réglage 54a» et d'un tube 55 en matière isolante, avec le compartiment actif 56 du cylindre 35 contenant le piston 37 destiné à la commande de la première soupape de commutation 28. 35 Ce disjoncteur fonctionne de la manière suivante. Dans la position de fermeture ou de repos du disjoncteur, les contacts de coupure 8 et 13 sont verrouillés mécaniquement dans leur position d'enclenchement par le tenon 38 situé à l'intérieur du piston 40. Dans cette position, la chambre de coupure 19» le com-40 partiment de cylindre 6a et le compartiment de cylindre 42a sont 69 05919 6 2026602 remplis de gaz de soufflage sous haute pression tandis que les compartiments de cylindres 6b, 11b, 42b et 56 communiquent avec la chambre à basse pression 30. Tous les compartiments intérieurs à l'organe d'arrêt 16, 18 tels que la chambre 57 et les conduits d'é-5 chappement 9, 14 de gaz de soufflage communiquent également soit avec l'air extérieur, soit avec un compartiment à basse pression. Sous l'action de la haute pression régnant dans le compartiment de cylindre 6a, l'extrémité 58, munie de matériau exposé à l'arc, du premier contact de coupure 8 est poussée avec une force élevée con-10 tre l'extrémité 59, Munie de matériau exposé à l'arc, du second contact de coupure 13» maintenu dans sa position d'enclenchement par l'organe de verrouillage 38, de sorte que les surfaces de rupture des contacts de coupure offrent aussi au courant un trajet bon conducteur. 15 Si le disjoncteur doit être déclenché, l'ergot 49 est écarté sous l'action de l'ordre de déclenchement. Aussitôt après, sous l'effet de la haute pression régnant dans le compartiment de cylindre 42a, le piston 40 est entraîné vers la droite, opération au cours de laquelle l'organe de verrouillage 38 est retiré, de sorte 20 que les contacts de coupure 8, 13 sous l'effet de la haute pression régnant dans le compartiment de cylindre 6a sont entraînés solidairement et accélérés dans le sens correspondant au déclenchemènt. Sous l'action du mouvement, correspondant au déclenchement, des contacts de coupure 8, 13, l'organe d'arrêt 16, 18 s'ouvre aussitôt de 25 sorte que le piston 12 du second contact de coupure 13 est lui aussi .soumis à la pression de gaz de soufflage régnant dans la chambre de coupure 19. les contacts de coupure 8, 13 se mettent en mouvement en demeurant solidaires, de sorte qu'un peu plus tard les doigtB de contact 23 viennent en contact avec le premier contact de 30 coupure 8 èt la conduction du courant s'effectue uniquement alors par les surfaces de rupture, encore poussées l'une contre l'autre avec une force élevée, des contacts de coupure 8, 13. le mouvement du premier contact de coupure 8 est ensuite arrêté, ceci par le fait que le_piston 7 vient heurter le bloc de butée 60. les contacts de 35 coupure 8, 13 sont alors séparés l'un de l'autre, de sorte que le gaz de soufflage peut s'écouler violemment de la chambre de coupure 19 dans les conduits d'échappement 9, 14 et éteindre ainsi l'arc de rupture qui se produit. le déplacement du piston 40 vers la droite entraîne également 40 le déplacement vers la droite de la soupape 46, fermant les fentes 69 05919 7 2026602 51 et ouvrant les fentes 52. Il en résulte que par l'intermédiaire de la chambre 50, du conduit d'étranglement 54 et du tube 55» du gaz sous haute pression s'écoule de la chambre de coupure 19 dans le compartiment de cylindre 56, qui après un laps de temps détermi-5 né par la vis de réglage 54 est rempli de suffisamment de gaz pour vaincre la pression du ressort et faire commuter la soupape 28. les fentes 29 se ferment et les fentes 31 s'ouvrent alors, de sorte que le compartiment de cylindre 6b à travers l'orifice 26, le compartiment de cylindre 11b à travers la chambre 27, le tube 32 et le con-10 duit 33 et le compartiment de cylindre 42b à travers le compartiment de cylindre 11b et l'orifice 44 se remplissent de gaz sous haute pression. Les pistons 7, 12 et 40 se trouvent donc pneumati-quement soulagés de sorte qu'ils sont repoussés par leurs ressorts 10, 15 et 45» chacun dans sa position de repos. Les contacts de 15 coupure 8, 13 reviennent ensuite dans leur position d'enclenchement, tandis qu'après qu'ils ont atteint cette position l'organe de verrouillage 38 est à nouveau poussé à l'intérieur de la rainure 41. La soupape 46 elle aussi est ensuite commutée de nouveau de sorte que les fentes 51 s'ouvrent et les fentes 52 se ferment faisant ain-20 si tomber la pression dans le compartiment de cylindre 56. Le ressort 36 repousse ensuite la soupape 28 dans sa position initiale, dans laquelle les fentes 29 sont ouvertes et les fentes 31 fermées, de sorte que les compartiments de cylindre 6b, 11b et 42b sont remis en communication avec le compartiment à basse pression 30 et le di&-25 joncteur se trouve de nouveau en position de fermeture ou de repos. Du fait que l'ordre de déclenchement est déjà achevé, le premier organe de verrouillage 38 est retenu à nouveau par l'ergot 49 en position de verrouillage. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce 30 qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux des modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 05919- 8 2026602 REVENDICATIONS 1 - Disjoncteur à gaz comprimé comportant une chambre de coupure, remplie en permanence de gaz de soufflage sous pression, dans laquelle sont disposés tux premier contact de coupure et un second 5 contact de coupure coopérant avec lui, ces contacts de coupure, dont l'un au moins est 1311 contact tubulaire servant en même temps de conduit d'échappement du gaz de soufflage, étant tous deux axialement mobiles et accouplés chacun à un piston mobile dans un cylindre, commandé par le gaz de soufflage et soumis à l'action d'un 10 ressort agissant dans le sens contraire de celui correspondant au déclenchement, ce disjoncteur comportant un organe d'arrêt annulaire entourant les contacts de coupure, qui, en position de repos, c'est-à-dire de fermeture, du disjoncteur est fermé et sépare la chambre de coupure des contacts de coupure, ainsi que des organes 15 de commande, fonctionnant sous l'action d'un ordre de déclenchement, qui, à la réception de cet ordre, font en sorte que tout d'abord les deux contacts de coupure sont actionnés et accélérés solidairement dans le sens correspondant au déclenchement par la pression du gaz de soufflage s'exerçant exclusivement sur Tin côté du premier 20 piston accouplé au premier contact de coupure et l'organe d'arrêt précité s'ouvre, opération au cours de laquelle un côté du second piston accouplé au second contact de coupure est soumis à la pression du gaz de soufflage, de sorte que le second contact de coupure est aussi actionné par son propre piston dans le sens correspondant 25 au déclenchement et se trouve entraîné solidairement du premier contact de coupure, après quoi le mouvement du premier contact de coupure, est arrêté par une butée, de sorte que le second contact de coupure continue à se déplacer tout seul et qu'enfin, un certain laps de temps après l'ordre de déclenchement, les pressions du gaz "30 sur les deux côtés des pistons sont amenées à des valeurs telles que les contacts de coupure, au moins sous l'action des ressorts agissant sur eux, sont ramenés à leur position de repos et que le disjoncteur est ramené à sa position de fermeture, lequel disjoncteur est caractérisé en ce que le compartiment, servant au déclen-35 chement, du cylindre du premier piston communique librement et en permanence avec la chambre de coupure, les compartiments, servant au réenclenchement, des deux cylindres communiquent librement entre eux et ces compartiments peuvent communiquer, à travers une soupape de commutation commune, soit avec la chambre de coupure, soit avec 40 l'air extérieur, soit avec un compartiment dans lequel le gaz de 69 05919 9 2026602 soufflage se trouve sous une pression plus "basse que celle du gaz . contenu dans la chambre de coupure et il est prévu tin organe de verrouillage, pouvant être déverrouillé sous l'action de l'ordre de déclenchement, qui maintient mécaniquement les contacts de coupure 5 dans leur position de repos correspondant à la position de fermeture du disjoncteur. 2 - Disjoncteur à gaz comprimé selon la revendication î, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage se trouve poussé par un ressort dans la position de verrouillage, est maintenu en position 10 de verrouillage au moyen d'un second organe de verrouillage pouvant être déverrouillé sous l'action de l'ordre de déclenchement et est accouplé à un piston mobile dans un cylindre à double action,* le compartiment, servant au d éverrouillage, de ce cylindre étant et demeurant en libre communication avec la chambre de coupure et le 15 compartiment, servant au verrouillage, de ce cylindre étant et demeurant en libre communication avec le compartiment de cylindre servant au réenclenchement du second contact de coupure. 3 - Disjoncteur à gaz comprimé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la soupape de commutation est commandée par 20 un ressort et un piston mobile dans un cylindre, le compartiment actif de ce cylindre étant'en libre communication, par l'intermédiaire d'une canalisation à effet temporisateur, avec une chambre qui, par une seconde soupape de commutation accouplée au premier organe de verrouillage, peut être mise en communication soit avec 25 la chambre de coupure, soit avec l'air extérieur, soit avec un compartiment dans lequel se trouve du gaz de soufflage sous une pression plus basse que celle du gaz contenu dans la chambre de coupure.