Brevet FR2181436A1 — publié le 19731207

La présente invention concerne des mécanismes de commande, pour équipement préfabriqué des réseaux de distribution et par ressorts intermédiaires, des parties actives des appareils mécaniques d'interruption, des mises à la terre et des protections des compartiments des cellules, dans lesquels ils sont insérés, comportant des verrouillages autorisant le déroulement des séquences opératoires et des synchronisations voulues. Il est connu, notamment par le brevet français N" 1 566 368, déposé le 12 Février 1968, par la Demanderesse, pour "Dispositif de coupure pour équipement préfabriqué de réseau de distribution" de placer des dispositifs de coupure à organes à géométrie variable, dans des compartiments homofonctionnels. La présente invention vise la réalisation de mécanismes adaptés à la commande de tels dispositifs. Dans ces installations des leviers de manoeuvre commandent les organes de coupure à l'aide de mécanismes éventuellement temporisés et permettant d'ajuster pour un ressort de commande donné, les couples nécessaires à la fermeture et à l'ouverture dudit organe de coupure ; en outre, les manoeuvres du levier doivent être associées à celles de I'écran, du sectionneur de terre et de la porte de la cellule, au moyen de verrouillages appropriés à la protection de l'utilisateur. L'essentiel de la présente invention réside dans le fait que le levier de manoeuvre permet la fermeture manuelle de l'appareil d'interruption et la préparation de la manoeuvre suivante, par réarmement du ressort de manoeuvre pendant la première partie du déplacement dudit levier, comprise entre sa position basse et sa position haute. Les buts et avantages de la présente invention apparaltront et seront soulignés dans la description non limitative suivante associée aux dessins où - les figures 1, 2 et 3 sont des vues en élévation du mécanisme de commande, selon la présente invention, reliant notamment le levier de manoeuvre à l'arbre d'entraînement de la partie active de l'organe d'interruption et pour trois positions successives dudit levier de manoeuvre respectivement . basse, l'appareil de coupure étant en position d'ouverture et le ressort moteur détendu, . horizontale, l'appareil de coupure étant en position de fermeture et le ressort moteur détendu, haute, l'appareil de coupure étant en position de fermeture et le ressort moteur tendu. - La figure 4 est une vue partielle du mécanisme correspondant à une position de verrouillage de l'appareil de coupure. - Les figures 5 et 6 representent, par une vue en élévation, les détails du dispositif de temporisation du mécanisme, dans deux positions différentes correspondant respectivement à la mise en route et à la fin de manoeuvre de ladite "temporisation". - Les figures 7 et 8 concernent l'ajustage des couples moteurs et représentent lesdits couples s'exerçant respectivement pendant la fermeture et pendant l'ouverture de l'appareil d'interruption tant sur l'arbre intermédiaire que sur l'arbre proprement dit d'entraînement de la partie active dudit appareil d'interruption. - Les figures 9, 10 et 11 montrent des vues en élévation du mécanisme d'ajustage des couples à deux bielles pourvues de lumières et comprises entre arbre intermédiaire et arbre d'entraînement dans les trois états successifs respectivement en début de fermeture, l'appareil d'interruption étant encore en position "ouvert", . à la fin de la fermeture, l'appareil d'interruption étant en position "ferme", . à la fin de la coupure, pendant la manoeuvre d'ouverture. - La figure 12 est une vue éclatée du mécanisme de verrouillage à secteurs tournants assurant l'interdépendance entre les mouvements de l'écran de protection d'un compartiment, le sectionneur de terre et la porte de la cellule. - Les figures 13, 14, 15 et 16 sont des vues en élévation et dans quatre positions successives du mécanisme de verrouillage de la figure 12. Figures 1, 2 et 3, le mécanisme est du type "tumbler" et assure à la fois la fermeture et ltouverture brusques de l'appareil d'interruption et de sectionnement de la cellule à l'aide d'un même ressort 2. Une rotation du levier de manoeuvre 1 d'un angle déterminé avantageusement de l'ordre de 180 degrés fait passer l'appareil successivement par chacune des trois positions représentées. Le mécanisme est muni d'un verrou à bec 10 bloquant l'arbre 15 des pôles de l'appareil en position de fermeture avec le ressort 2 tendu, ce qui permet l'ouverture dudit interrupteur sous l'action d'une bobine de percuteurs de coupe-circuit ou de tout autre dispositif permettant d'effacer le verrou. Figure 4, le mécanisme est, pour d'autres utilisations, transformé par adjonction d'un second bec de came 6, qui s appuie sur le verrou 13 et permet le blocage de l'arbre des pôles de l'appareil en position d'ouverture avec le ressort 2 tendu. Dans ce cas, le levier de manoeuvre 1 se trouve en position horizontale et la fermeture de l'appareil est assurée par l'action d'une bobine ou de tout autre dispositif, selon la direction de la flèche 51, permettant d'effacer le verrou 13. Le principe de fonctionnement est le suivant Figure 1, en agissant en sens inverse des aiguilles d'une montre suivant la flèche 52 sur le levier 1 on comprime le ressort 2 par l'intermédiaire du cliquet 11, des leviers 14 et 4 et de la bielle 3. La rotation de l'arbre des pôles 15, à l'aide des leviers 7 et 9 et de la bielle 8, ne se produit que lorsque le ressort 2 a dépassé son point mort, figuré par la ligne 17. Après passage dudit point mort, reliant le point de fixation 53 du ressort 2 au centre de l'arbre 54, le levier 1 étant en position horizontale, il existe deux possibilités - l'arbre des piles 15 n'est pas verrouillé, le ressort se détend complètement et ferme l'appareil, comme l'indique la figure 2. - l'arbre des pôles 15 est verrouillé par le verrou 13 et le bec de came 6, comme le montre la figure 4. Le ressort se détend partiellement, l'appareil reste ouvert, mais est prêt pour la manoeuvre de fermeture. Dans ce cas, le retour à la position initiale du levier 1 est possible sans qu'il soit nécessaire de fermer l'appareil. Par contre, cette fermeture est nécessaire pour continuer la manoeuvre dans le même sens, suivant la flèche 56. Figure 2, en manoeuvrant le levier 1, le point d'attache 5a passe un point mort figuré par la ligne 18, reliant le centre de l'arbre 55 au deuxième point d'attache 5b de la bielle 3 puis exerce une traction sur ladite bielle 3 qui agit sur le levier 4. La rotation de ce dernier comprime le ressort 2 qui à nouveau passe son point mort, se détend partiellement et s'appuie, par son levier d'entraînement 57, sur le levier 9 par l'intermédiaire du téton 5b comme le montre la figure 3. L'arbre des pôles 15 est verrouillé par le bec de came 10 et le verrou 13. Un ressort non représenté rappelle ce verrou sur la butée 16. Le levier 1 est alors vertical et en position haute. Préalablement, la bielle 3 a été désaccouplée du levier 14 par effacement du cliquet 11 par la butée 12.La bielle 3 n'est plus retenue et tombe au centre 19, Le retour du levier 1 en position basse verticale se fait sans action sur le ressort et permet ainsi l'accouplement de la bielle 3 et du levier 14 par l'intermédiaire du cliquet 11 pour la manoeuvre suivante. Cet organe de manoeuvre a l'avantage de permettre en même temps la fermeture d'un appareil, l'interruption et la préparation à l'ouverture pendant la première partie de la manoeuvre, comprise entre la position basse et la position haute du levier. Cette partie de la manoeuvre peut être, ellemême, décomposée en deux temps - préparation à la fermeture, - fermeture manuelle par effacement du verrou 13 si cette operation nta pas été effectuée préalablement et préparation à l'ouverture. La seconde partie de la manoeuvre comprise entre les positions haute et basse du levier 1 permet l'ouverture de l'appareil si celle-ci n'a pas été réalisée prealablement à l'aide des dispositifs déjà indiqués. Dans un équipement préfabriqué, la manoeuvre de ce mécanisme peut être combinée avec celle d'un écran de protection coulissant ou pliant. Figures 5 et 6, un temporisateur mécanique réalise l'effacement du verrou 13 du dispositif précédent dans les cas où une temporisation s' avère nécessaire. Ce dispositif peut assurer un intervalle de temps entre deux opérations mécaniques ou électriques telles que des manoeuvres dans lesquelles on procède à un effacement de verrou ou d'accrochage, ou bien à des manoeuvres ttelles que : coupure et sectionnement ou encore, fusion de fusible et coupure d'interrupteur. L'intervalle de temps obtenu avec ce dispositif de temporisation est défini par la longueur de la rampe 20 d'une came 26 ainsi que par le moment d'inertie et par l'énergie disponible pour la mise en vitesse de cette came. La rotation d'un arbre 21, soumis au couple du ressort 22 et reliant ce dernier à l'appareil commande, ne peut se produire qu'après effacement d'un accrochage. La came 26 est maintenue appuyée sur sa butee 27 par le ressort 28. Un léger jeu existe entre la came 26 et le galet 24 qui tourne autour de son axe 25 et qui est disposé entre les deux flancs d'une manivelle 23 solidaire de l'arbre 21. Lorsque l'accrochage empêchant la rotation de l'arbre 21 est effacé, le galet 24 vient s'appuyer sur la came 26, comme le montre la figure 5. La rampe 20 de la came 26 est constituée par une circonférence dont le centre 29 ne coricide pas avec l'axe de rotation 30 de la came 26.Dans ces conditions, le couple provoquant la rotation de la came 26 doit toujours être superieur au couple résistant correspondant à la résultante du couple du ressort de rappel 28 et du couple dû aux divers frottements. Comme le montre la figure 6, la rotation complète de l'arbre 21 ne se produit qu'après la fin de la rotation de la came 26. Les avantages du temporisateur mécanique des figures 5 et 6 sont les suivants : ce dispositif est utilisable dans toutes les positions. Une précision satisfaisante de la temporisation nécessite seulement un choix ou un réglage idoine des ressorts et aucun autre réglage au montage. Le dispositif ne nécessite pas d'autre organe de "réarmé" que le ressort de rappel 28. L'utilisation optimale du travail du ressort de manoeuvre du mécanisme selon l'invention, conduit à introduire, entre l'organe de manoeuvre décrit sur les figures 1 à 4 ci-jointes et l'appareil de coupure, un dispositif d'adaptation des couples. Ce dispositif permet d'utiliser un même travail du ressort sur deux déplacements angulaires différents selon le sens de rotation. En particulier, pour le dispositif de coupure du brevet cité, il permet - à la fermeture, d'utiliser le travail du ressort sur toute la course, successivement, au début pour la mise en vitesse progressive des parties mobiles, puis pour l'obtention d'un couple assez élevé, un peu avant la fin de course de fermeture, dans la zone de préamorçage afin de vaincre les efforts électrodynamiques à l'entrée en contact. - à l'ouverture, d'utiliser le travail du ressort sur un faible déplacement angulaire au début de l'ouverture, correspondant à l'interruption de l'arc qui nécessite une grande vitesse ; la course de sectionnement peut s'effectuer ensui te à vitesse très faible. Les figures 7 et 8 représentent les couples C sur les arbres respectivement 31 à gauche et 32 à droite, en fonction de leurs angles de rotation A, portés en abscisse, lors des manoeuvres de fermeture (figure 7) et d'ouverture (figure 8). Les courbes des couples auxquels sont soumis l'arbre 31 sont dessinées en trait plein, celles relatives à l'arbre 32 sont en pointillé tandis que les flèches tracées au voisinage de chacune des courbes indiquent les sens dans lesquels elles sont décrites. Figure 7 ; à la fermeture, le travail du ressort, correspondant à l'angle a est utilisé sur toute la course ss1 de l'arbre des pôles. A l'ouverture au contraire, figure 8, le ressort exerce un couple élevé seulement au cours de la première partie de la rotation de l'arbre des pôles (ss2), ledit couple s'annulant pendant la rotation (f33) restante. Comme le montrent les figures 9, 10 et 11, l'arbre 31 entraîne l'arbre 32 à l'aide de la bielle 33 à la fermeture et de la bielle 34 à l'ouverture par l'intermédiaire des manivelles 35 et 36. L'arbre 31 correspond à l'arbre 54 de la figure 1 entralné par le ressort 2 tandis que l'arbre 32 se substitue à l'arbre 15 de la même figure entraînant les pôles de l'appareil de coupure. Figures 9 et 10, lors de la fermeture, l'effort du ressort s' exerce sur l'arbre 31 pendant la rotation de celui-ci de l'angle a et sur l'arbre 32, pendant la rotation de ce dernier de l'angle ss1, sous l'action de la manivelle 35 entraînant la bielle 33, agissant elle-même par l'extrémité 39 de la lumière 38 sur la manivelle 36. En fin de manoeuvre de fermeture, comme le montre la figure 10, la bielle 34 est en place et permet d'assurer le retour en sens inverse. Figures 10 et 11, lors de l'ouverture, le ressort, qui fournit le même travail qu'à la fermeture, exerce en sens inverse un couple sur l'arbre 31. La bielle 34 entraîne alors l'arbre 32 par action sur l'extrémité 40 de la lumière 37. Comme le rayon d'accouplement sur la manivelle 35 de la bielle 34 est plus petit que celui de la bielle 33, l'angle de rotation ss2 de l'arbre 32 est plus petit que l'angle de rotation a de l'arbre 31. L'angle ss2 correspond à la durée maximale correspondant à l'interruption de l'arc, donc à la période nécessitant un couple élevé. La course complémentaire de rotation, de l'arbre des pôles 32 ss3 = f31 - ss2 s'effectue sous l'action d'un ressort de rappel non representé, agissant sur l'arbre 32 et tendu avant la fermeture. Les lumières 37 de la bielle 34 et 38 de la bielle 33, permettent le déplacement de l'arbre des pôles 32 sans déplacement de l'arbre 31, et en fin de manoeuvre d'ouverture, les deux bielles 33 et 34 se retrouvent dans la position correspondant au début de la manoeuvre de fermeture, telle que représentée figure 9. Ce dispositif comportant des bielles à lumières accouplées sur différents rayons de manivelles est simple et sur et permet, pour un travail donné, de ré gler le couple disponible sur ltaxe des pôles en fonction des conditions d'uti- lisation. il peut également être utilisé pour étaler la courbe en fonction de la course des efforts d'armement des ressorts en vue de réduire les efforts de manoeuvre. Pour assurer, dans les cellules utilisant le dispositif de coupure selon le brevet cité, les verrouillages entre l'écran de protection, dont le déplacement est commandé par la manoeuvre dudit dispositif de coupure ou de sectionnement, le sectionneur de terre et la porte de ladite cellule donnant accès au dispositif de raccordement, on utilise des mécanismes à secteurs tournants. Figures 12, 13, 14, 15 et 16, les trois secteurs tournants complémentaires 41, 42 et 43, correspondent chacun à une des fonctions de verrouillage : le secteur 41 est lié à l'écran de protection, le secteur 42, au sectionneur de terre et le secteur 43-, à la poignée de la porte. Figure 12, le disque double 41 et le secteur double 43 ont été représentés dédoublés, les portions de dessus 41h et 43h étant dans un plan supérieur et les éléments de dessous 43b, 41b et 42 étant dans un plan inférieur, l'ensemble de ces éléments se détachant au-dessus des arbres sur lesquels ils sont fixés, respectivement 41a, 42a et 43a, montés tournant sur la platine 59. Les projections des divers secteurs sur la platine 59 sont figurées en traits pointillés mettant en évidence leurs interdépendances mutuelles. Figure 13, le secteur 42 est immobilisé par l'encoche 44 occupée par une partie pleine du secteur 41b, et les secteurs respectivement 43h et 43b sont immobilisés par leurs encoches respectives 45, 46a et 46b respectivement occupées par des parties pleines des secteurs 41h et 42, et 41b. Le sectionneur de terre est verrouillé en position d'ouverture et la porte, en position de fermeture. Seule la rotation du secteur double 41h et 41b est libre et la manoeuvre de l'é- cran est possible. De la figure 13, on passe à la figure 14, par rotation du disque double 41 dans le sens de la flèche 60 pour procéder à la fermeture de l'écran. Sur la figure 14, le secteur double 43 n'est immobilisé que par l'encoche 46a occupée par la meme partie pleine du secteur 42. L'encoche 45 se trouve en face de l'encoche 47 du secteur 41h. La porte est verrouillée en position de fermeture. Seules, les rotations des secteurs double 41 et simple 42 sont libres. La manoeuvre peut etre interrompue et le dispositif reprend la position de la figure 13. Si l'on poursuit I'opération, on peut manoeuvrer le sectionneur de terre. De la figure 14 on passe à la figure 15, par rotation du disque 42, dans le sens de la flèche 61 ; on a alors fermé le sectionneur de terre. Sur la figure 15, le secteur 41b est immobilisé par l'encoche 48 occupée par une partie pleine du secteur 42. L'écran est verrouillé en position de fermeture. Seules, les rotations des secteurs doubles 42 et 43 sont libres. La manoeuvre peut etre interrom pue comme précédemment ou poursuivie. La porte peut être manoeuvree. De la figure 15 on passe à la figure 16, par rotation, suivant la flèche 62, du secteur double 43, entraînant ltouverture de la porte. Sur la figure 16, le secteur 41b est immobilisé par l'encoche 48 occupée par la même partie pleine du secteur 42 et par l'encoche 47 occupée par une partie pleine du secteur 43h. L'écran est verrouillé en position de fermeture. Seules, les rotations du disque 42 et du secteur double 43 sont libres. La porte peut être refermée et on peut exécuter la manoeuvre inverse ou bien, en laissant la porte ouverte, on peut ouvrir le sectionneur de terre afin d'exécuter des essais sur le dispositif de raccordement. Dans ce cas, on conserve seulement l'immobilisation du disque double 41 par le secteur double 43, l'écran restant verrouillé en position de fermeture. Ce mécanisme peut également être réalise avec plus de trois disques ou sectueurs, c'est-à-dire pour des verrouillages intéressant plus de trois fonctions. Ce dispositif, qui représente l'avantage de regrouper dans un boîtier de dimensions réduites tous les verrouillages mécaniques de la cellule, est simple car il ne comporte que des mouvements de rotation et sûr car il peut être réalisé avec des pièces indéformables. REVENDICATIONS 1/ Mécanisme pour commande d'équipement préfabriqué, des réseaux de distribution, et par ressorts intermédiaires des parties actives des appareils mécaniques d'interruption, de mise à la terre et de protection des compartiments des cellules dans lesquels ils sont insérés, comportant des verrouillages permettant le déroulement des séquences opératoires et des synchronisations voulues, caractérisé en ce que ledit levier de manoeuvre permet la fermeture manuelle de l'appareil d'interruption et la préparation de la manoeuvre d'ouverture suivante par réarmement du ressort de manoeuvre pendant la première partie du déplacement dudit levier comprise entre sa position basse et sa position haute. 2/ Mécanisme pour commande manuelle, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'unie unité de verrouillage est associée à l'arbre d'entralnement de la partie active de l'appareil d'interruption pour permettre la commande automatique de celui-ci. 3/ Mécanisme pour commande manuelle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que des éléments tournantes, disques et secteurs pourvus d'encoches à leur periphérie, assurent les verrouillages à réaliser entre les diverses fonctions et le nombre des éléments tournants est égal à celui des fonctions à exercer. 4/ Mécanisme pour commande manuelle, selon les revendications ] et 3, caractérisé en ce que trois éléments tournants comportant des encoches et montés sur une même platine assurent les verrouillages réciproques entre ltecran de protection commandé par le levier de manoeuvre de l'appareil de coupure, le sectionneur de mise à la terre et la porte de la cellule donnant accès aux dispositifs de raccordement. 5/ Mécanisme de commande manuelle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotation d'une came, dont le profil curviligne est un arc de cercle de centre décalé par rapport à celui de rotation de ladite came, assure le réglage de l'intervalle de temps compris entre deux opérations de la séquence opératoire. 6/ Mécanisme de commande manuelle, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission de l'effort à l'arbre d'entraînement de la partie active de l'appareil d'interruption se fait par l'intermédiaire de deux bielles comportant chacune une lumière et accouplées sur des rayons différents de la manivelle de l'arbre moteur. 7/ Mécanisme de commande manuelle, selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le réglage du système à bielles et manivelles assure au travail moteur pour la fermeture de l'appareil d'interruption, une répartition sur la totalité du déplacement angulaire provoquant ladite fermeture tandis que pour l'ouverture, la transmission dudit travail moteur, s'effectue sur un déplacement angulaire correspondant à l'intervalle compris entre le début de l'ouverture et l'instant relatif à la durée maximale d'extinction de l'arc. 8/ Mécanisme pour commande manuelle, selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel, armé lors de la manoeuvre de fermeture, assure la fin de la manoeuvre d'ouverture.