Brevet FR2156219A1 — publié le 19730525

La présente invention concerne un interrupteur à gaz comprimé, comprenant un contact rixe et un contact mobile, ainsi qu'un dispositif de soufflage comportant au moins un piston et un cylindre, lequel dispositif est accouplé avec le contact mobile et, au cours du mouvement de coupure, alimente en gaz sous pression un système à buse associé au trajet de coupure, On connatt des interrupteurs à gaz comprimé dans lesquels l'arc, lors de la coupure, esi soufflé - et de ce fait éteint - par un gaz sous pression, sela en même temps que s'effectue la sépara- tion des contact Comme fluide d'extinction, on utilise fréquement l'hexafluorure de soufre qui présente de bonnes qualités d'isolement et d'extinction.Les propretés d'extinction du gaz hexafluorure de soufre peuvent également être mises à profit dans le cas des interrupteurs à piston de soufflage. Toutefois, dans le cas des interrupteurs à piston de soufflage, différentes conditions doivent être respectées. Dans ces interrupteurs à piston de soufflage le gaz est comprimé prr un dispositif de soufflage constitué d'au moins un piston et d'un cylindre9 et est soufflés par une buse, sur la zone de l'arc. Le pouvoir de coupure de l'interrupteur à piston de soufflage, dépend alors non seulement de la pression du gaz à l'orifice de la buse, mais encore de la forme géométrique de cette dernière au voisinage de la zone de l'arc. L'effet d'extinction est d'autant meilleur que le gradient de pression de gaz à la buse est plus élevé.L'ac- croissement de la pression du gaz permet d'obtenir un pouvoir de coupure accru. I1 convient toutefois d'éviter que l'hexafluorure de soufre soit utilisé sous une pression trop élevée, car, comme on le sait, la tempe rature de liquéfaction de ce gaz augmente avec la pression, ce qui est indésirable. En outre pour des raisons touchant à la construction, il convient de veiller9 dans le cas d'an interrupteur à piston de soufflage, à ce que le gaz extincteur puisse s'écouler pendant une durée suffisante pour l'extinction. A cette fin, il faut prévoir un mécanisme actionneur de conception appropriée ce mécanisme exigeant une importante force d'actionnement. Dans les dispositifs a' piston de soufflage déjà connus, un contact mobile et un contact fixe sont agencés l'un en face de l'autre, dans une chambre de gaz comprimé réalisé en matière isolante. Le contact mobile comporte, à son extrémité libre, une buse derrière laquelle se trouve un espace de précompression. Sur la face interne de la paroi de l'espace de précompression, glisse la surface périphérique de l'extrémité arrière de la buse.Dans la position de fermeture9 la buse entoure la surface de contact entre le contact fixe et le contact mobile, un trajet d'écoulement de gaz étant formé, entre la chambre de gaz comprimé et l'espace de précompression9 par un intervalle annulaire situé entre la pointe de la buse et le contact fixe, et par un canal de buse, de sorte que la pression se trouve égalisées A la coupure9 la buse est ramenée rapidement dans l'espace de précompression, de sorte que le gaz présent dans ce dernier se trouve comprimé. Ce gaz comprimé est soufflé, par le canal de buse, hors de l'orifice de la buse, sur la zone de l'arc, ce qui provoque l'aextinction de l'arc. Les différentes formes de réalisation d'un interrupteur à piston de soufflage reposent sur un prineipe de construction commun à tous ces interrupteurs9 à savoir qu'un gaz comprimé est insufflé, par un orifice de buse9 dans une chambre de gaz sous pression. Dans les formes de réalisation connues, on ne peut pas, bien que le gaz soit comprimé, compter sur une grande différence de pression9 car le gaz s'écoule dans une chambre sous haute pression. Pour obtenir une grande différence de pression, il faudrait accroftre la course de glissement de la buse dans l'espace de précompression, ou accroftre la pression de gaz elle-meme. Toute- fois, une augmentation de la course de la buse implique un mécanisme actionneur plus important, tandis qu'une augmentation de la pression de gaz pose un problème fonctionnellement délicat, puisque la température de liquéfaction du gaz croit avec la pression. Ctest pourquoi les avantages offerts en principe par de tels interrupteurs ne peuvent souvent pas entre entièrement concrétisés. La présente invention a pour but de résoudre les difficultés précitées. Selon l'invention, ce résultat est obtenu, dans le cas d'un interrupteur à gaz comprimé, du type mentionné ci-dessus, par le fait que le dispositif de soufflage présente un espace de compression et un espace d'aspiration, lesquels9 au cours du mouvement de coupure, communiquent entre eux par une voie d'écoulement incluant le trajet de coupure L'invention permet un soufflage de gaz suffisant pour l'extinction de lárc9 et cela avec l'efficacité mëme que l'on obtiendrait, dans les interrupteurs à piston de soufflage de type connu, en augmentant la pression du gaz. Dans lfinterrupteur à gaz comprimé selon l'invention, la voie d'écoulement est avantageusement commandée par le système à buse accouplé avec le contact mobile. Dans une forme avantageuse de réalisation de l'interrupteur à gaz comprimé selon l'invention, le cylindre du dispositif de soufflage est fixe. Il présente alors deux pistons accouplés avec le contact mobile9 pistons qui délimitent, avec un fond inter médisire fixe du cylindre, l'espace de compression et l'espace d'aspiration. L'espace d'aspiration peut, dans cette forme de réalisation, être en communication avec l'intérieur du contact mobile qui est alors creux, tandis que l'espace de compression alimente une buse associée à l'extrémité libre du contact mobile, laquelle buse coulisse sur le contant fixe au moins jusqu'à coupure du contact galvanique. Les avantages et caractéristiques de l'invention apparai- tront à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation d'un interrupteur à piston de soufflage connu, et d'un exemple non limitatif de réalisation dtun interrupteur à gaz comprimé selon l'invention. Sur le dessin annexes les figures i et 2 représentent schématiquement en coupe longitudinale9 un interrupteur de type connu, respectivement en position de fermeture et en position de coupure, les figures 3 et 4 représentent schématiquement, en coupe longitudinale9 un interrupteur selon l'invention9 respectivement en position de fermeture et en position de soufflages les figures 1 et 2 représentent un dispositif à piston de soufflage de type connu, dans lequel sont agencées, l'un en face de l'autre, dans une chambre de gaz comprimé 18 réalisée en matière isolante, un contact mobile 19 et un contact fixe 15. Le contact mobile l' comporte à son extrémité libre, une buse 5 derrière laquelle se trouve un espace de précompression 90 Sur la face interne de la paroi. de l'espace de précompression 9 glisse la surface périphérique de l'extrémité arrière de la buse. Dans la position de fermeture, la buse 5 entoure, omme le montre la figure 1, la surface de contact entre le contact fixe 15 et le contact mobile 11, un trajet d'écoulement de gaz étant formé, entre la chambre de gaz comprimé 13 et l'espace de précompression 99 par un intervalle annulaire situé entre la pointe de la buse et le contact fixe 15, et par le canal de buse 6, de sort que la pression se trouve égalisée. A la coupure9 la buse 5 est9 comme le montre la figure 2, ramenée rapidement dans espace de précompression 9s de sorte que le gaz présent dans ce dernier se trouve comprimée Ce gaz comprimé est soufflé, par le canal de buse 6, hors de 11orifice de buse9 sur la zone de l'arc, e qui provoque l'extinction de l'arc. Dans les formes connues de réalisation, on ne peut pas, bien que le gaz soit comprimé, compter sur une grande différence de pression, ear le gaz s'écoule dans la chambre 13 qui se trouve sous haute pression. Pour obtenir une grande différence de pression, il faudrait accroître la course de glissement de la buse 5 dans l'es- pace de précompression 9, ou accroître la pression de gaz ellemême. Les raisons qui s'opposent à ces dispositions ont déjà été mises en évidence. On va maintenant décrire, en se référant aux figures 3 et 4, un exemple de réalisation d'un interrupteur à gaz comprimé selon 1 invention. Dans la chambre de coupure 13 se trouve, en face dtun contact fixe 15, un contact mobile constitué d'une tige conductrice massive 19 d'une plaquewpiston 2 fixée à l'extrémité libre de cette tige conductrice, dgun conducteur tubulaire 3 faisant saillie sur cette dernière9 et d'une pièce de contact 4 agencée à l'extrémité libre de ce conducteur tubulaires A ltextrémité libre du conducteur tubulaire 3 est fixé un corps de buse 5', 5"s de façon telle que ce corps entoure la pièce de contact 4.Derrière la buse 5 est prévu un espace de compression 9 (cylindre) de forme tubulaire, relié à une barre de raccordement 16 pour le contact mobile. Cet espace tubulaire de preompression 9 comporte, sur son côté en regard de la barre de raccordement, une ouverture traversant la paroi tubulaire. Dans espace 9 est en outre agencée une cloison 10 séparant un espace d'aspiration P30 et un espace de compression P20. Le conducteur tubulaire 3 peut être déplacé en va-et-vient dans l'espace 9. La surface de la plaque-piston 2 en regard de la tige conductrice 1 est sollicitée par un ressort ll prenant appui contre une plaque 16 délimitant la chambre de coupure 13. La surface périphérique de la plaque-piston 2 glisse, ainsi que la surface périphérique de 1 ' l'extrémité arrière de la buse9 sur la face interne de la paroi de l'espace de précompression 9. Pour établir une communication entre espace d'aspiration P30 et l'espace de compression P20 il est prévu, dans la cloison 10, une petite ouverture obturable par une soupape de retenue 17 empêchant un écoulement de espace de compression dans l'espace d'aspiration. Le tube 3 comporte, à son extrémité qui est en regard de la plaque-piston 2, une ouverture 7 par laquelle l'espace inté- rieur 8 du tube 3 communique avec l'espace d'aspiration P30. Lors de la coupure, la pièce de contact 4 fixée à l'extrémité libre du tube 3 se lève de l'extrémité libre du contact fixe 15, de sorte que l'espace d'aspiration P30 entre en communication avec l'espace de compression P20 par le canal 6 de la buse et par l'espace intérieur 8 du tube 39 via l'ouverture 7. Dans la position de fermeture, la pièce de contact 4 est en contact avec le contact fixe 15, l'espace d'aspiration P30 étant alors fermé. Lorsque l'ordre de coupure est donné à l'action- neur A, la pièce de contact 4 se déplace dans le sens correspondant à la coupure, l'extrémité du contact mobile et, par conséquent, la pièce de contact 4 se levant de l'extrémité du contact fixe 15. En même temps, la buse 5 est ramenée, par coulissement, dans espace de précompression 90 La plaque-piston 2 solidaire du tube 3 glisse elle aussi, contre la paroi prolongée de l'espace 9, vers la cloison 10. La pression à l'intérieur de l'espace de compression P20 s'en trouve accrue, tandis que la pression à l'inté- rieur de l'espace d'aspiration P30 est réduite du fait de llexpan- sion.La pointe du corps de buse 52 se lève de l'extrémité libre du contact fixe 15, de sorte que le gaz se trouvant dans 1'espace de compression P20, gaz dont la pression a été augmentée avant que la pointe du corps de buse 5' ne se sépare de l'extrémité libre du contact fixe 15, s'écoule, alors rapidement, par le canal 6 de la buse, vers le siège de l'arc, puis, par l'espace intérieur 8 du tube 3 et par l'ouverture 7, dans l'espace d'aspiration P30 dans lequel règne une pression réduites llextinetion darc se produit pendant l'écoulement du gaz. Dans la position de coupure, la pointe du corps de buse 5" est séparée de l'extrémité du contact fixe 15. Les pressions dans les deux espaces P20 et P10 s'égalisent; en outre, l'espace d'aspiration P30 reçoit la même pression que la chambre de gaz eomprimé P100 Le processus de coupure se trouve alors terminé. Le processus de fermeture se déroule de façon inverse. Le volume de l'espace d'aspiration P30 se trouve, dans ce cas, réduit, ce qui engendre une force antagoniste s'opposant à la force de fermeture. Le volume de l'espace de compression P20 augmente. Une égalisation de pression s'effectue via la soupape de retenue 17 par laquelle le gaz provenant de l'espace d'aspiration P30 parvient dans l'espace de compression P20. I1 en résulte une réduction de la force antagoniste9 la plaque-piston 2 étant en outre sollicitée par le ressort 11, fournissant une force auxi linaires de sorte qu'aucune autre force ne s'oppose au mouvement de fermeture. L'extrémité libre du contact 15 entre alors en prise avec la pièce de contact 4 du contact mobile, pour établir le contact électrique.L'espace d'aspiration P30 et l'espace de compression P20 ainsi que la chambre P10, sont obturés. Le processus de fermeture est alors terminé. Dans les interrupteurs connus, le gaz comprimé de l'espace de précompression ne s'écoule, lors de la coupure, que dans la chambre. La différence de pression résultante est donc P20 - p30 ,si l'on désigne les différentes pressions par P10, P20 ou p30. Bien que, dans le cas de l'invention, la pression du gaz se trouvant dans un espace correspondant à espace connu de précompression ne soit pas accrue 7 ce gaz est néanmoins aspiré dans l'espace d'aspiration se trouvant sous une pression réduite p10 - p30. La différence de pression est donc accrue dans le cas de l'invention, et la vitesse d'écoulement du gaz est avantageusement plus élevée que dans les formes de réalisation connues à ee jour.Ainsi, on obtient un effet d'extinction renforcé et, par conséquent aussi, un pouvoir de coupure accrue. L'amélioration du pouvoir de coupure est obtenue sans avoir à augmenter l'espace de précompression pour accroître la course de coulissement (course de compression) de la buse, ou sans avoir à accroître l'énergie d'actionnement ni à augmenter la pression dans la chambre0 En outre, l'invention permet d'obtenir, à pouvoir de coupure égal, une réduction de lencombre- ment et du prix d'un interrupteur puisque l'on pe.tat obtenir, avec une course de compression moindre, la même compression. La figure 4 représente la position de l'interrupteur pendant le soufflage de parc, Cette phase du soufflage d'arc est déterminée par la durée nécessaire pour une extinction sûre de l'arc, durée qui re'ulto du temps compris entre la séparation des contacts et l'extinction de l'arc. REVENDICATIONS 1. Interrupteur à gaz comprimé, comprenant un contact fixe et un contact mobile ainsi quVun dispositif de soufflage comportant au moins un piston et un cylindre, lequel dispositif est accouplé avec le contact mobile et, au cours du mouvement de coupure, alimente en gaz sous pression un système à buse9 associé au trajet de coupure9 caractérise par le fait que le dispositif de soufflage présente un espace de compression et un espace d'aspiration, lesquels, au cours du mouvement de coupure, communiquent entre eux par une voie d'éeoulement incluant le trajet de coupure. 2. Interrupteur à gaz comprimé, selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la voie dtécoulement est commandée par le système à buse accouplé avec le contact mobile. 3. Interrupteur à gaz comprimé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le cylindre du dispositif de soufflage est fixe et présente deux pistons accouplés avec le contact mobile, pistons qui délimitent, avec un fond intermédiaire fixe du cylindre, espace de compression et l'espace d'aspiratioS. 4. Interrupteur à gaz comprimé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'espace d'aspiration communique avec l'intérieur du contact mobile qui est creux. 5. Interrupteur à gaz comprimé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'espace de compression alimente une buse associée à l'extrémité libre du contact mobile, laquelle tuyère coulisse sur le contact fixe jusqutà coupure du contact galvanique.