Brevet FR2168945A1 — publié le 19730907

L'invention concerne les commandes pneumatiques des sectionneurs ou interrupteurs électriques. Une des principales difficultés rencontrées dans la construction des commandes pneumatiques des sectionneurs et des interrupteurs est la régulation du mouvement. Les efforts de manoeuvre de ces appareils varient considérablement en fonction de la course des éléments mobiles et diffèrent beaucoup entre l'instant où les contacts sont en prise et celui où ils sont séparés. Si la différence entre les efforts résistants maximal et minimal pendant la course n'est pas très importante, si elle est connue et si elle varie peu dans le temps, l'utilisation d'un vérin de commande a double effet permet la régulation du mouvement. A cette fin, le compartiment passif du vérin (c'est-à-dire celui qui est opposé au compartiment moteur), dans lequel regne initialement la pression atmosphérique, est muni d'un orifice calibré. Lors du déplacement du vérin, l'air comprimé dans le compartiment passif est vidangé à travers cet orifice. Cette disposition fait apparaître un effort résistant supplémentaire et permet la régulation. Cn peut également faire appel à des organes complémentaires tels que ressorts, chambres de section variable, ou ajutages progressifs. Mais, si l'effort varie en fonction du service demandé ou en fonction des conditions atmosphériques (un dépôt de glace sur un sectionneur d'extérieur par exemple), une régulation plus efficace s'impose. Une couche de glace, en particulier, peut transformer un effort généralement résistant en un effort moteur, ce qui exige que, dans la période correspondante, la commande pneumatique soit réceptrice et non plus motrice. On peut répondre à cette condition en ajoutant au vérin pneumatique moteur, un vérin hydraulique muni d'un orifice calibré, mais le prix de l'ensemble est élevé. Selon l'invention, on obtient une bonne régulation avec un dispositif uniquement pneumatique, en maintenant du début à la fin du mouvement une contrepression dans le compartiment passif du vérin. A cet effet, avant d'effectuer une manoeuvre de déplacement du piston du vérin, on admet dans le compartiment qui sera passif dans le déplacement envisagé, de l'air comprimé à une pression égale à au moins une fraction de la pression de l'air comprimé admis dans le compartiment moteur. La pression de l'air comprimé admis dans le compartiment passif peut être seulement une fraction de la pression de l'air comprimé admis dans le compartiment moteur, mais le plus souvent ces deux pressions seront égales. Pendant le déplacement, le compartiment passif se vide à travers un orifice calibré. Le fonctionnement est le suivant. Lorsque le vérin ne transmet pas d'effort, l'équilibre des forces sur les deux faces du piston correspond à la même pression dans le compartiment moteur et dans le compartiment passif. Comme la pression dans ce dernier diminue par suite de la vidange par 11orifice calibré, le piston, se déplace à une vitesse sensiblement constante qui est fonction du rap port de la section s de l'orifice calibre à la section S du piston. Lorsqu'il transmet un effort, le vérin ralentit et la pression dans le compartiment passif diminue. Ce phénomène accroît l'effort moteur, fonction de la différence de pression sur les deux faces du piston, ce qui tend à accélérer le piston et à rétablir l'équilibre des efforts. Lorsqu'un effort est transmis au vérin, ce dernier accé1ère et la pression dans le compartiment passif croit.Ce phénomène réduit l'effort moteur et tend à ralentir le piston et à rétablir l'équilibre des efforts. Les variations de vitesse sont d'autant plus faibles que le rapport s/S est lui-même plus faible. On améliore la régulation de vitesse en augmentant le rapport de l'effort résistant dû à la contrepression dans le compartiment passif à l'effort moteur, rapport qui dépend de la variation de l'effort transmis pendant le mouvement. Avec un vérin à double effet, le mouvement est symétrique pour les manoeuvres d'ouverture et de fermeture. La contrepression peut provenir de la manoeuvre pré cédente, mais ceci exige de laisser sous pression le vérin pendant l'intervalle de temps séparant deux manoeuvres. En général, on n'introduit la contrepression que peu de temps avant la manoeuvre, le compartiment moteur étant alors relié à l'atmosphère, et pendant une durée déterminée réglée par un organe de temporisation. En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire des exemples de mise en oeuvre de l'invention. Ces figures représentent un vérin de manoeuvre à deux compartiments et les liaisons pneumatiques de ces compartiments. La figure 1 correspond à l'instant qui précède la manoeuvre, la figure 2 à la période d'exécution de la manoeuvre et la figure 3, à la fin de la manoeuvre. La figure 4 correspond à une variante de réalisation. Sur la figure 1, des électrovannes ] et 2 alimentent, par l'intermédiaire de clapets-diaphragmes à orifice calibré 3 et 4, respectivement l'une ou l'autre des extrémités 5 et 6 d'un cylindre 7 de vérin dans lequel se déplace un piston 8 qui transmet par une tige 9 l'effort de manoeuvre à un sectionneur ou à un interrupteur. Le piston 8 délimite dans le cylindre 7 deux compartiments 10 et 11 qui sont, tantôt moteurs, tantôt passifs, selon le sens de la manoeuvre. Des tuyauteries 12 et 13 débouchent à l'atmosphère. Des canalisations 14 et 15 sont alimentées par l'air comprimé de l'installation. Immédiatement avant le début du déplacement du piston 8, on commande l'ou- verture de l'électrovanne 1 et l'air comprimé traversant l'électrovanne 1 et le clapet-diaphragme 3 est admis dans le compartiment 10. Après une temporisation déterminée, correspondant au temps nécessaire pour obtenir dans le compartiment 10 une pression égale soit à la pression normale de la commande, soit à une fraction de cette derniere (selon les caractéristiques désirées du mouvement), on commande, comme l'indique la figure 2, la fermeture de l'électrovanne 1 et l'ou verture de l'électrovanne 2, et l'air comprimé à la pression normale de la commande passant à travers l'électrovanne 2 et le clapet-diaphragme 4 est admis dans le compartiment 11.La fermeture de l,électrovanne 1 relie le volume 10 à l'at mosphère par l'intermédiaire du clapet-diaphragme 3. La pression diminue dans le compartiment 10 et le piston 8 démarre lorsque l'effort moteur, exercé de droite à gauche sur celui-ci, devient supérieur à effort résistant. La régulation du mouvement est ensuite obtenue comme indiqué précédemment. En fin de course du vérin, ce qui correspond à la figure 3, on commande la fermeture de l'électrovanne 2 et le volume 11 est à son tour relié à l'atmosphè- re par le clapet-diaphragme 4. Au bout d'un certain temps, la pression atmo-sphé- rique s'établit dans les deux compartiments 10 et 11. La manoeuvre en sens inverse (c'est-à-dire le déplacement du piston 8 vers la droite) s'effectue de façon identique. Les orifices calibrés des clapets-diaphragmes 3 et 4 peuvent avoir la même section ou présenter des sections différentes adaptées aux manoeuvres correspondantes, surtout si les efforts sont très différents dans les deux sens de manoeuvre ou si l'on veut obtenir des vitesses différentes. Le dispositif selon l'invention peut être combiné avec d'autres dispositifs connus, tels que par exemple des amortisseurs de fin de course. En particulier, pour obtenir un effort moteur suffisant lorsque, dans le diagramme des efforts en fonction de la course, apparaissent, des efforts très importants pendant une tres faible portion de la course, on peut faire varier la section d'au moins un orifice d'échappement au moyen d'une électrovanne supplémentaire, comme l'indique la figure 4. Dans cette figure, une électrovanne 16 permet d'effectuer la vidange à l'atmosphdre du compartiment 10 par l'un ou l'autre de deux clapetsdiaphragmes à orifices calibrés : soit le clapet-diaphragme 3 déjà mentionné, soit un clapet-diaphragme 17 disposé en parallèle avec le clapet-diaphragme 3 et présentant une section d'orifice calibré sensiblement différente. Cette disposition représentée seulement pour le compartiment 10, peut être adoptée à la fois pour les deux compartiments 10 et 11. Après une manoeuvre, la vidange lente du côté moteur à travers un orifice calibré ne présente pas d'inconvénient important, puisque, lors de la manoeuvre suivante, le même compartiment sera remis sous pression. Cette disposition n'impose donc pas une attente supplémentaire entre deux manoeuvres consécutives. Au repos, les deux compartiments 10 et 11 du vérin sont, de préférence, sans pression. En général, on est donc conduit pour fixer les positions d'ouverture et de fermeture du sectionneur ou de l'interrupteur, à prévoir des verrouillages mécaniques de l'appareil, tel qu'un passage de point mort. Comme l'installation n'est soumise à une pression permanente qu'en amont des électrovannes, le vérin et ses joints, en particulier, ne supportent en per manence, ni pression ni effort, sources possibles de déformation et de vieillissement. Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour des appareils dont les manoeuvres sont généralement peu fréquentes. Par ailleurs, au repos, la mise à l'atmosphère de matière permanente des deux compartiments du vérin par les élevtrovannes, supprime les risques de fonctionnement intempestif du vérin sous l'effet d'une fuite d'électrovanne, car une telle fuite s'écoulerait vers l'atmosphère et n'exercerait pas d'action sur le vérin. Le vérin utilisé dans la description précédente est du type linéaire oscillant et à double effet. L'invention s'applique aussi à un type quelconque de vérin, par exemple : deux vérins à simple effet en opposition, à action linéaire ou rotative (vérin rotatif pur, vérin avec réduction interposé...). REVENDICATIONS 1/ Commande pneumatique d'un appareil électrique de sectionnement ou d'interruption au moyen d'un vérin à deux compartiments séparés par un piston et jouant chacun soit le rôle de compartiment moteur, soit le rôle de compartiment passif, suivant le sens recherché de déplacement du piston, le déplacement de celui-ci dans un sens provoquant la fermeture, et dans l'autre sens l'ouverture de l'appareil électrique, caractérisée en ce qu'avant d'effectuer une manoeuvre de déplacement du piston, on admet dans le compartiment qui sera passif dans ce dé la cement, de l'air comprimé à une pression égale à au moins une fraction de la pression de l'air comprimé admis dans le compartiment moteur. 2/ Commande pneumatique selon la revendication 1, caraiérisée en ce que les pressions de l'air comprimé admis dans les deux compartiments sont égales. 3/ Commande pneumatique selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l'air comprimé n'est admis dans le compartiment passif qu'immé- diatement avant la manoeuvre, le compartiment moteur étant alors relié à l'atmosphère. 4/ Commande pneumatique selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'air comprimé est admis dans le compartiment passif pendant un temps limité par le fonctionnement d'une temporisation. 5/ Commande pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les liaisons suivantes sont effectuées par des électrovannes, par l'intermédiaire de clapets-diaphragmes à orifices calibrés : au début de la manoeuvre, liaison du compartiment passif avec l'atmosphère et liaison du compartiment moteur avec une source d'air comprimé, puis, en fin de manoeuvre, liaison du compartiment moteur avec l'atmosphère. 6/ Commande pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les orifices calibrés des clapets-diaphragmes des deux compartiments ont la même section. 7/ Commande pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les orifices calibrés des clapets-diaphragmes des deux compartiments ont des sections différentes, adaptées aux manoeuvres correspondantes. 8/ Commande pneumatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que la section d'au moins un orifice calibré de clapet-diaphragme est modifiée en cours de manoeuvre par une électrovanne supplémentaire. 9/ Commande pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, dans les positions de fermeture et d'ouverture de l'appareil électrique, les deux compartiments du vérin sont sans pression. 10/ Commande pneumatique selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'appareil électrique est immobilisé en position de fermeture et en position d'ouverture, par des verrouillages mécaniques tels qu'un passage de point mort.