Brevet FR2193239A1 — publié le 19740215

Les inverseurs de polarité sont des commutateurs bipolaires, utilisés principalement dans les installations de traitements de surface par électrolyse pour permuter les polarités des électrodes d'un bain. Suivant qutil s'agisse d'un bain de décapage ou de dégraissage, d'un dépôt de métal brillant ou d'un dépôt de chromage dur, la périodicité des inversions, ainsi que la proportion des durées de fonctionnement en marche cathodique ou anodique sont variables. Souvent les courants électriques sont d'intensité élevée et les jeux de barres correspondants sont de forte section. L'inversion de polarité peut être réalisée au moyen de deux contacteurs filectro-magnétiques bipolaires ou de quatre contacteurs unipolaires. Mais la commande électrique des inverseurs de polarité ntest pas toujours utile et lorsqu'elle est nécessaire, ce qui est le cas pour des inversions fréquentes, les chocs à l'enclanchement des contacteurs de fort calibre sont gênants par leur bruit et fatiguent mécaniquement les appareils. L'inversion de polarité peut aussi être réalisée par une combinaison de sec tionneurs à couteaux, de préférence à serrage forcé pour les gros courants, avec croisement extérieur des connexions. Ces appareils se prêtent mal à une manoeu vre fréquente et sont pénibles à manoeuvrer pour les gros courants. De plus, le croisement des connexions est coûteux pour les gros courants. Il existe d'autres modèles connus d'inverseurs de polarité dans lesquels les contacts mobiles sont soumis à des translations, en général commandées par une ou deux vis entrainées par un moto-rEducteur électrique, les contacts mobiles pouvant etre disposés dans l'huile. La pratique des installations de traitements de surface montre qu'il est intéressant de disposer, pour des installations d'électrolyse, d'inverseurs de polarité présentant les qualités suivantes - Les raccordements d'arrivée et de départ des jeux de barres peuvent être réa lisés sans croisement de connexions à la charge de l'installateur. - Les appareils peuvent etre orientés de façon à être raccordés commodément dans des jeux de barres à direction horizontale ou verticale. - En commande manuelle, la manoeuvre s'opère par un simple levier ou un volant, sans dispositifs complémentaires de serrage force. - En cas de commande électrique, l'appareil fonctionne sans bruit notable et possède une très grande endurance. - Le contrôle de la manoeuvre hors courant et de la remise sous courant après une Manoeuvre s'effectuent automatiquement par le jeu de contacts auxiliaires, ce qui impose une longue course de l'organe de manoeuvre avant séparation des contacts principaux, surtout en commande manuelle. - Dans tous les cas, les contacts sont d'accès et d'entretien aisés. Les inverseurs de polarité, qui font l'objet de la présente invention, sa- tisfont à ces conditions et sont en outre d'une réalisation plus économique et d'un entretien plus facile que les inverseurs de polarité connus, équipés de contacts mobiles à translation, dans l'air ou dans 11 huile. Ils sont caractérisés à titre de produits industriels nouveaux par la présence de 4 groupes de contacts mobiles qui sont commandés par des embiellages par un 8me arbre de manoeuvre et qui, dans chacune des deux positions de travail utiles de l'arbre de manoeuvre, sont alternativement fermés et ouverts, ces groupes de contacts coopérant avec 4 plaques d'amenée de courant fixes, deux de départ et deux d'arrivée, l'une de ces plaques étant dédoublée en deux deml-plad ques encadrant une plaque normale, ces deux demi-plaques pouvant facultativement être interconnectées dans l'appareil pour avoir une plage de raccordement cona ne et ramener ainsi à quatre le nombre des plages de raccordement, les calages des manetons des quatre groupes de contact étant décalés, de façon alternée, de telle sorte que deux des groupes de contacts soient fermés avec dépassement de point mort, alors que les deux autres groupes de contacts alternant avec le premiers sont pleinement ouverts et vice-versa,- les embiellages de commande at:-- contact mobiles étant isolés électriquement et actionnant les contacts par l'in- termédiaire de tirants prébandant des ressorts de pression, de non que la pls" ne pression des contacts électriques soit assurée après une certaine course complémentaire d'écrasement des ressorts course réglée de façon à obtenir la cour- se angulaire voulue de l'arbre de manoeuvre entre la prise de contact et la position utile de travail. Le décalage des manetons entre les groupes de contacts alternés est cholsi, de préférence, suffisant pour qu'au cours d'une manoeuvre tous les contacts soient simultanément ouverts. Dans une réalisation particulière, recommandée des embiellages, la rotation de l'arbre de manoeuvre entre les deux positions utiles de travail est de 14u à 1500 avec un dépassement de point mort de 100 à 150, la course angulaire entre la prise de contact et l'arrêt étant de 400 à 450, ce qui permet, par le jeu dï contus; auxilaires actionnés en fins de course, un contrôle automatique facile de la mlse hors courant de l'installation pendant l'inversion, meme en cas 4e manoeuvre manuelle directe par levier ou volant.Les contacts mobiles sont d préférence rotatifs et articulés sur un support porté par les plaques de fixes, le système d'articulation permettant un petit déplacement relatif du con- tact mobile perpendiculairement à sa surface de contact sur la plaque sur laquelle il est articulé, afin d'assurer en toute sécurité la libre action des ressorts de pression prébandés aux deux points de contact électrique intéressés. Si l'articulation comporte un axe, une ovalisation d'orientation adéquate est prévue au passage de cet axe, soit dans le support, soit dans le contact mobile. Dans les inverseurs de polarité, conformes à l'invention, où les deux demiplaques de contact fixes sont reliées électriquement entre elles dans l'appareil, ces demi-plaques sont, de préférence, plus épaisses que la plaque normale qu'elles encadrent, de sorte que leur interconnexion puisse être réalisée avec une ou deux barres droites, isolées suivant besoin. Pour des intensités fortes, par exemple à partir de 6 000 A, les inverseurs de polarité, conformes à l'invention, sont de préférence constitués par deux ensembles de plaques fixes et de contacts mobiles comme il est décrit ci-dessus, disposés en regard l'un de l'autre, de part et d'autre d'un chassis commun, avec un seul arbre de manoeuvre dont-chaque maneton peut porter deux embiellages intéressant des contacts mobiles appartenant à des groupes homologues, c'est-à-dire fermés ou ouverts en meme temps, de sorte que les efforts de flexion sur l'arbre de manoeuvre dans les positions utiles de travail et aussi en cours de manoeuvre soient toujours compensés.Cette disposition particulière à l'invention, outre son économie de construction, présente l'avantage de laisser tous les contacts mobiles directement accessibles et de doubler les plages de raccordement pour chaque pôle de l'appareil, deux plages homologues se trouvant en regard l'une de l'autre, suffisamment espacées pour permettre un raccordement de barres sur leurs deux faces. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les quatre groupes de contacts mobiles et leurs zones de contact sur les plaques fixes sont immergés dans un bain d'huile, de préférence peu profond pour que son volume ne dépasse pas la limite réglementaire de sécurité de 25 dm3, bain qui peut les protéger contre l'action des agents extérieurs de corrosion et aussi contre les salissures, Les plaques de contact d'arrivée et de départ, au lieu d'être disposées naturellement dans un même plan, comme dans les inverseurs de polarité dans l'air, sont alors disposées dans deux plans parallèles verticaux, les contacts mobiles prenant contact en bout de ces plaques, sur leur tranche, et les plages de raccordement se trouvant au-dessus du bain d'huile, de sorte qu'aucun dispositif d'étanchéité n'est nécessaire autour de ces barres à la traversée du bain d'huile. Les plages de raccordement sont alors de préférence entièrement dégagées de la cuve à huile pour permettre un raccordement direct des jeux de barres en li rne horizontale lorsque cela est utile. nans un raccordement de ce genre, l'interconnexion nécessaire entre les deux demi-plaques de contact fixes peut être réalisée directement par les barres de raccordement. I1 peut d'ailleurs en être de même dans des appareils dans l'air ; mais, comme il est possible d'orienter ces derniers,. ce qui n'est pas le cas avec les appareils à bain d'huile, il est généralement préférable, sur les appareils dans l-'air, de réaliser l'intercon flexion des deux demi-plaques dès la construction. nans les embiellages de commande des contacts mobiles, conformes-à l'invention, où les manetons sont clavettés sur l'arbre, lesdits manetons peuvent être tous identiques et l'arbre porter une seule rainure de clavette, sous réserve que l'angle au centre entre la rainure de clavette et- l'axe de pied de bielle sur le maneton soit égal à la moitié de l'angle qui sépare les axes de pied de bielles des groupes de contacts alternés, Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les bielles en métal découpé sont attelées. sur les contacts mobiles par l'intermédiaire d'un isolateur portant, du côté bielle, un plot fileté permettant de régler la longueur de l'embiellage et, du côté contact, un socle muni de tirants traversant les contacts mobiles intéressés, avec un jeu autorisant un certain changement d'orientation des tirants par rapport aux contacts mobiles, lesdits tirants retenant les ressorts prébandés d'appui des contacts mobiles, de préférence deux ressorts par contact mobile, la longueur de l'embiellage étant telle que, dans une position utile de travail/ les socles des isolateurs restent légèrement écartés des contacts mobiles fermés, afin que l'action des ressorts prébandés s'exerce librement sur les contacts mobiles, et par là à leurs deux points de contact électrique. Les dessins schématiques annexés et la description suivante, donnés à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre l'invention, les particularités qui ressortent des dessins et de la description faisant, bien entendu, partie de l'invention. La figure 1 est une vue schématique d'un inverseur de polarité suivant l'invention supposé équipé de quatre groupes de trois contacts mobiles dont les deux groupes repérés 1 sont supposés fermés lorsque les deux groupes repérés 2 sont ouverts et vice-versa. L'appareil comporte trois plaques de contact fixes normales repérées 4, 5 et s et deux demi-plaques repérées t et 7, reliées électriquement entre elles par la barre de connexion transversale 8, supposée isolée en regard de la plaque 5 par la plaquette isolante 9. Les contacts mobiles 1 sont articulés sur les plaques 7 et 5 par l'intermédiaire de supports tels que 10. Les contacts mobiles 2 sont articulés siir les plaques 5 et 6 par l'intermédiaire de supports tels que 11. Lorsque les contacts 2 sont fermés et les contacts 1 ouverts, l'inverseur établit la connexion directe entre les plaques 4 et 4 d'une part, 5 et 6 d'autre part.Lorsque les contacts 1 sont fermés et les contacts. 2 ouverts, l'appareil établit d'une part la connexion entre les plaques 4 et 5 et d'autre part la connexion entre les plaques 2 et 6 par l'intermédiaire de la plaque 7 et de la traverse 8. On remarque sur cette figure le découpage en peigne des plaques 3, 4, 5, 6 et 7, au moyen de fentes telles que 15 et 16, qui accrott la résistance ohmique des lignes de courant correspondant à chacun des contacts mobiles pour améliorer la répartition du courant entre les contacts mobiles coopérant en parallèle. On voit enfin l'arbre de manoeuvre 12, les supports de plaques 13, sur lesquels les plaques sont montées par l'intermédiaire d'isolateurs non figurés et les deux flasques 14 de l'appareil. Ta figure 2 est une vue transversale, en coupe partielle, de l'inverseur représenté sur la figure 1. On y voit les traces des plaques de contact et de raccordement 4 et 5 fixées sur les supports profilés 13 par les isolateurs 17, ainsi que les traces des deux traverses d'interconnexion 8, avec les plaques isolantes 9. On y voit aussi le contact mobile 18, articulé sur son support 19. L'arbre de manoeuvre 12 entrain le maneton 20 sur lequel s'articule la bielle 21, attelée sur l'isolateur 23 par le plot fileté 22, l'isolateur 23 étant muni du socle 24 portant les deux tirants 26 qui prébandent les ressorts de compression 25. On voit enfin le contact fermé 27 articulé sur son support 28 et entratné, au moyen d'un embiellage non figuré, par le maneton 29, en position de dépassement de point mort.Dans la disposition figurée, le dépassement de point mort est de 150, l'angle de manoeuvre total est de 1500 et I angle au centre sziy- le maneton, entre le clavetage et l'axe de pied de bielles est de 60 . Les manetons 20 et 29 sont identiques et l'arbre porte une seule rainure de ciavetaget Les contacts mobiles sont supposés mures de pastilles de contact brasées en argent 30 coopérant avec des pastilles de contact brasées en argent 31 sur les plaques de contact. Mais d'autres dispositions connues des contacts proprement dits sont évidemment possibles. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un contact mobile tel que 18 et de son support d'articulation 19 On y remarque les ehashorages 32 de celui trage des ressorts de pression, non figurés, ainsi que les passages des tirants 33 dlargis en 34. On y voit encore les pastilles de contacts brasées 30, l'axe d'articulation du contact 35 muni d'une gorge 36 dans laquelle pénètre le tenon cylindrique 37 qui empêche l'axe 35 de se déplacer par rapport au support 19. On voit en pointillé le contour ovalisé 38 ~su passage de 11 axe d'articulation dans les joues du contact 18. On voit encore les pesages 39 de fixation du support 19 et enfin le perçage taraudé 40 utilisé pour le démontage et le remosltagP des ressorts Ja figure 4 est une vue analogue a celle de la figure 2, mais elle est rela tive à un inverseur de polarité, suivant l'~nvention, muni de deux plaques de contact homologues par pôle.Sur cette figure, les pièces homologues portent les .8mes repères numériques que sur la figure 2 en remarquant que les supports d'articulation 19 des deux contacts 18 sont fixés respectivement sur les plaques 5 et 4, afin de permettre de les actionner symétriquement au moyen d'un seul manetons 41 sur lequel les axes d'articulation de leurs bielles 42 sont diamétralement opposés. Dans la disposition figurée, l'angle de manoeuvre est encore de 1500 avec un dépassement de point mort de 150. Les figures 5, 6 et 7 sont des vues schématiques d'un inverseur sui--ant I'-- vention dans lequel les zones de contact sont immergées dans un bain d'huile. La figure 5 est une vue schématique, en coupe partielle, dans un plan perpen- diculaire à l'arbre de manoeuvre. On y voit les plaques de contact telles que 4 et 44 disposées dans deux plans parallèles et non pas dans un même plan comme dans la figure 2. Le principe de fonctionnement est tout à fait analogue à cei; de l'inverseur de polarité représenté sur les figures 1, 2 et 3.L'arbre 48 e- traîne, par le maneton 49, la bielle 50 attelée par le plot fileté 51 sur lateur 52 muni du socle 53 qui entratne par ses tirants 54 et les ressorts pi- bandés 55 le contact mobile 56 fermé, articulé sur son support 57 par l'axe b pour lequel est ménagé dans le contact 56 ou dans le support 57 une ovalisat-o non figurée qui permet un léger déplacement du contact mobile perpendiculaire- ment à ses surfaces d'appui sur la tranche des plaques 43 et 44. Le maneton 59 calé à 1200 du maneton 49, entrain, par un embiellage non figuré, le contact mobile 60 ouvert, articulé sur le support 61 par l'axe 62.Les Flaques 43 et 4 sont s-lpposées portées par des barreaux 63, munis d'un revêtement isolant 54, barreaux qui sont supposes fixés à leurs deux extrémités sur des fiasques 65, munis de tablettes 66 sous lesquelles est supposée accrochée la cuve à huile 57 dans laquelle le niveau d'huile, non figuré, recouvre les zones Se contact. De la sorte, la cuve à huile est indépendante des parties actives te l'appareils t peut te dégagée par le bas,m8me lorsque l'appareil est en service. Les figures 6 et 7 sont des vues partielles montrant la disposition des trois~ plaques de contact fixes normales et des deux demi-plaques associées, au-dessus de la cuve à huile. Cette disposition est analogue à celle des plaques de la fi gure 1. Toutefois, les plages de raccordement des plaques situées dans un m8me plan vertical sont supposées à deux niveaux différents, pour permettre un raccor- dement direct avec des jeux de barres d'arrivée et de départ en lignes horizon- tales. On y voit sur la figure 7 les deux plaques 43 et 45 homologues des plaques 4 et 6 de la figure 1. On voit sur la figure 6 les plaques 44, 46 et 4' respec- tivement homologues :*us plaques 5, 3 et 7 de la figure 1. L'interconnexion trans- versait nitre les plaques 46 et 47 peut être réalisée directement par la barre conductrice 68, representee en tirets, appartenant au jeu de barres, avec Na section de la plaquette isolante 69, au passage devant la plaque 44; Dans l'une des positions utiles, les connexions sont réalisées entre les plaques 43 e- 4 d'une part, 45 et 47 d'autre part. Dans l'autre position utile, les co@@@@@@@@@ sont réalisées entre les plaques 43 et 46 d'une part, 44 et 45 d'autre part. Il est clair que l'invention, dont le domaine privilégié est celui des inverseurs de polarité, peut s'appliquer dans la plupart de ses parties à des inverseurs ordinaires ou même des sectionneurs, étant noté que,pour des inverseurs, il est généralement imposé que les articulations des contacts mobiles soient toutes disposées du côté départ, ce qui est obtenu facilement en acceptant que les groupes de contacts alternés aient des cinématiques différentes, puisque les trajectoires de leurs pieds de bielles forment, par rapport à leurs points d'articulation, des figurations différentes, R.EVENDICATIONS 10) Inverseur de polarité équipé de quatre groupes de contacts mobiles, Jiflles chacun d'un o-i plusieurs contacts coopérant en parallèle et commandés par des embiellages par un même arbre ue manoeuvre, lesdits groupes de contacts -uubiles entant alternativement ouverts et fermés dams chacune des deux posi- tions ou travail et coopérant avec quatre plaines d'amenée OC courant tires, deux de départ et dew d'arrivée, l'une du ces plaques étant dédoublée e deux demi-plaques encadrant une plaque normale, ces demi-plaques pouvant fa- cultativement être interconnectées pour avoir une plage de raccordement com mune et ramener à quatre le nombre -des plages de raccordement, les calages des manetons des quatre groupes de contacts étant décalés de façon alternée, de telle sorte que deux des groupes de contacts soient fermés avee dépasse ment de point mort de leur embiellage de commande alors que les deux autres groupes de contacts, alternant avec les premiers, sont pleinement ouverts et vice-versa, les embiellages de commande des contacts mobiles étant isolés électriquement et actionnant les contacts, de préférence, par l'intermédiaire de tirants prébandant des ressorts de pression, de façon que la pleine pres sion des contacts électriques soit assurée après une certaine course complé mentaire d'écrasement des ressorts, course réglée de façon à obtenir la cour se angulaire voulue de l'arbre de manoeuvre entre la prise de contact élec- trique et la position utile de travail. 20) Inverseur de polarité comme décrit ci-dessus dans lequel le décalage des ma netons entre les grqupes de contacts alternés, l'angle de manoeuvre et les courses angulaires d'écrasement des ressorts sont tels qu'en cours de manoeu vre tous les contacts mobiles se trouvent simultanément ouverts, suffisamment pour éviter toute possibilité de court-circuit. 30) Inverseur de polarité comme en 10 et facultativement 20 ci-dessus, dans le quel les contacts mobiles sont rotatifs et articulés, éventuellement par l'intermédiaire d'un support, sur l'une des deux plaques de contact ;ixes avec lesquelles ils coopèrent, cette articulation laissant au contact mobile une certaine possibilité de déplacement dans une direction perpendiculaire aux surfaces de contact électrique, afin d'assurer la libre action des res sorts de )ressiorì prebandés aux deux points de contact électrique. 4 ) Inverseur de polarité comme en 1 et @ ci-dessus, dans ieqtiel 3'articuia- 1'ù, jts contacts mobiles sur les plaques est réalisée par un support 1aral- lélépipédique coopérant avec deux joues du contact mobile et un axe, le pas sage de l'axe étant ovalisé, soit dans le support, soit dans les joues, pour permettre le déplacement décrit au ≈3 ci-dessus l'axe etant facultative ment retenu par un tenon, logé dans le support coopérant avec une orge o axe. 50) Inverseur de polarité conforme au 3 1 ci-dessus, dans lequel les deux demi plaques sont plus épaisses que la plaque normale qu'elles encadrent et ont facultativement leur plan de contact décalé par rapport à celui de cette plaque, de façon à réaliser l'interconnexion entre les deux demi-plaques au moyen de barres conductrices droites, de préférence avec interposition d'une ou deux plaquettes isolantes, en regard de ladite plaque. 60) Inverseur de polarité dans lequel deux ensembles complets de plaques de con tacts fixes et de contacts mobiles, constitués comme il est décrit au 3 1 Ci- dessus, sont disposés en regard l'un de l'autre, avec un arbre de manoeuvre commun dont chaque maneton actionne de préférence deux embiellages intEres- sant des groupes de contacts mobiles homologues des deux ensembles, disposi tion avantageuse où les efforts de flexion sur l'arbre de manoeuvre s' annu- lent et dans laquelle on dispose de deux plages de raccordement homologues par pôle, suffisamment écartées pour hêtre raccordées sur leurs deux faces. 70) Inverseur de polarité comme dans 10 ci-dessus dans lequel les contacts mobi les et leurs zones de contact sur les plaques de contacts fixes sont immergés dans un bain d'huile, les plaques de contact étant disposées de préférence verticalement et les contacts électriques s'exerçant sur leur tranche. 8 ) Inverseur de polarité comme dans 10 et 70 ci-dessus, dans lequel les plages de raccordement sont dégagées au-dessus de la cuve à huile, de telle sorte qu'aucun dispositif d'étanchéité n1 est nécessaire. 90) Inverseur de polarité comme dans 10, 70 et 80 ci-dessus, dans lequel les plages de raccordement des trois plaques de contact normales et des deux demi-plaques sont disposées à deux niveaux différents de telle sorte qu'elles soient raccordables directement par des jeux de barres en lignes horizontales, les deux demi-plaques pouvant etre interconnectées directe ment par le jeu de barres. 100) Inverseur de polarité comme dans 10 et 20 ci-dessus, dans lequel les manetons intéressant les groupes de contacts alternés sont clavettés sur l'arbre de manoeuvre qui porte une seule rainure de clavette et sont tous identiques, l'angle au centre entre la rainure de clavette et l'axe de pied de bielle sur le maneton étant égal à la moitié de l'angle de décalage des manetons 110) Inverseurs-sectionneursordinaires conformes aux revendications ci-dessus, prises séparément, hormis la présence de deux demi-plaques de raccordement interconnectées, disposition qui est particulière aux inverseurs de polarité.