Brevet FR2204859A1 — publié le 19740524

ta présente invention est relative à des dispositifs de sectionnement déformables destinés à sectionner ou à court-circuiter des jeux de barres de forte section, le plus souvent en aluminium, tels qutil en existe, par exemple, dans des installations de production d'aluminium ou de chlore par électrolyse. Dans ces installations, les déformations des jeux de barres, dues en particulier aux dilatations thermiques, peuvent être absorbées dans des parties spécialement aménagées, relativement souples, dont les réactions de déformation, qui restent non négligeables, doivent pouvoir être supportées par les sectionneurs, de construction très robuste, par exemple, du genre des appareils décrits dans le brevet 72 26285 du 21/7/72, "Perfectionnements aux inverseurs de polarité". Mais, il peut être préférable d'absorber les déformations des jeux de barres dans les appareils de sectionnement eux-memes, en ramenant aux sectionneurs les difficultés de construction dues à ces déformations, inévitables. Le dispositif de sectionnement déformable pour gros courants, qui fait l'objet de la présente invention, a été spécialement conçu pour absorber des dés la cements relatifs longitudinaux et transversaux élevés des barres d'amenée de courant, par exemple, de l'ordre respectivement de 150 mm et de 50 mm, pour des courants de tordre de 50 000 A et au-delà, correspondants à des barres en aluminium dont la largeur est de l'ordre de 700 mm et l'épaisseur de 100 mm ou davantage, ceci sans accroissements notables d'encombrement et de coût par rapport aux sectionneurs non déformables, performances non réalisables avec les sectionneurs des modèles connus. Les sectionneurs déformables, qui font l'objet de la présente invention, sont caractérisés, à titre de produit industriel nouveau, par la présence de quatre lignes de contact parallèles disposées deux à deux, transversalement sur chacune des deux barres d'amenée de courant, ces lignes de contact coopérant avec deux jeux de contacts mobiles articulés sur un chassis et commandés au moyen d'embiellages isolés symétriques par un arbre dont les paliers sont portés par les flasques dudit chassis, lequel n'est pas lié aux barres d'amenée de courant autrement que par un mécanisme de centrage obligeant l'arbre de commande des contacts mobiles à rester sensiblement dans l'axe de symétrie des quatre lignes de contact indiquées ci-dessus, prises deux à deux, ledit mécanisme de centrage pouvant avantageusement être constitué, d'une part par quatre tourillons électriquement isolés, fixés latéralement sur les barres d'amenée de courant, deux sur chaque barre, de part et d'autre de la barre, suivant une ligne constituant axe de svmétrie pour les deux lignes de contact électrique portées par cette barre et, d'autre part, par des glissières ou des dispositifs de guidage quelconques, portés par chacun des deux flasques du chassis et orientés suivant deux lignes perpendiculaires passant par le centre du palier de l'arbre de commande, l'une des lignes de guidage coopérant directement avec les tourillons ci-dessus, l'autre ligne de guidage coopérant avec le (ou les) sommet(s) d'une triangulation simple (ou double) attelée sur lesdits tourillons, ce qui assure à la fois le bon centrage de l'axe de l'arbre de commande par rapport aux barres ##d'amenée - de courant et aussi, accessoirement, l'orientation la plus favorable du chassis. Lorsque le sectionneur déformable est fermé, la distance D séparant les deux jeux de contacts mobiles symétriques est approximativement liée à la distance L séparant les deux lignes de contact électrique existant sur la barre d'amenée de courant par la relation D P L.sin A, A étant l'angle entre le plan passant par les deux lignes (parallèles) de tourillons et le plan des deux lignes de contact (parallèles) ci-dessus. Tant que le déplacement entre les deux barres d'amenée de courant reste longitudinal, l'angle A reste égal à 900 et D égal à L. ta valeur minimale de A, pour une construction donnée, est obtenue lorsque l'écartement longitudinal entre les barres est minimal et que leur déplacement relatif transversal est maximal. Cette valeur minimale est admissible tant que les contacts mobiles restent soumis à la libre action de leurs ressorts de compression individuels, c'est-à-dire ne sont pas soumis à des efforts notables provenant de leur articulation ou de l'embiellage de commande, conditions réalisées si, - d'une part, le contact mobile peut se déplacer par rapport à son support d'articulation, en direction des surfaces de contact fixes, d'une distance au moins égale à (L-D) - d'autre part, la longueur d'écrasement des ressorts des contacts mobiles après la prise de contact électrique est au moins égale à (L-D), lorsque l'angle A est égal à 900. Ces conditions sont normalement satisfaites, dans le cas de la figure annexée au présent brevet, tant que (L-D) n'est pas supérieur à 0,04 L et l'angle A inférieur à 770 environ, angle correspondant à un déplacement transversal possible des barres d'amenée de courant égal à près du quart de l'écartement minimal longitudinal compté entre les points de contact électrique, ce qui est relativement considérable. Un avantage particulier des sectionneurs deformables, conformes à l'invention, est que les pressions de contact aux points de contact électrique restent peu différentes, quelles que soient les déformations ; avantage dû au fait que le chassis support des contacts mobiles reste toujours centré par rapport aux lignes de contact fixes, Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les deux lignes de contact fixes parallèles, appartenant à chacune des barres d'amenée de courant, sont constituées par des garnitures profilées arrondies en argent, brasées à basse température sur des barreaux en aluminium, préalablement étamés dans la zone utile par un procédé connu, lesdits barreaux étant soudés transversalement sur toute la largeur de la barre, de part et d'autre de celle-ci, vers son extrémité. Dans une réalisation particulière de l'invention, les contacts mobiles, ainsi que leurs embiellages doubles isolés de commande et leur système de ressorts individuels prébandés, sont disposés corme il est décrit dans le brevet d'invention 72 26285 du 21/7/72 "Perfectionnements aux inverseurs de polarité" Planche I/3 fig. 2 et 3 et planche II/3 fig. 4, les plots d'articulation individuels des contacts mobiles étant fixés non plus sur la barre d'amenée de courant, mais ici, sur un fort barreau solidement lié au chassis qui porte leur arbre de commande, de préférence par l'intermédiaire de supports isolants. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les deux lignes de guidage perpendiculaires, ménagées sur chacun des flasques du chassis qui porte les contacts mobiles, sont réalisées simplement par des fen#tres-guides, dont deux coopèrent directement avec les tourillons portés par les barres d'amenée de courant, et une troisième, orientée perpendiculairement aux deux autres, coopère avec l'axe d'articulation du sommet d'un triangle isocèle articulé de centrage dont les deux autres sommets sont lesdits tourillons. Pour des raisons de symétrie, il est de préférence prévu une quatrième fen#tre-guide en ligne avec la troisième et un second triangle articulé de centrage, symétrique du premier. TA figure schématique de la planche annexée et la description suivante, données à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre l'invention, les particularités qui ressortent du dessin et de la description faisant, bien entendu, partie de l'invention. Sur la figure, qui est une vue latérale schématique du dispositif de sec tionnement conforme à l'invention dans une direction parallèle à l'axe de l'arbre de commande des contacts mobiles, on voit les profils 1 et 2 des extrémités des barres d'amenée de courant, profils symétriques par rapport à la trace de l'arbre de commande 3. On remarque sur ces barres les traces arrondies des garnitures de contact en argent a, brasées sur les barreaux transversaux, de traces 5 et 6, assemblés de préférence par soudure sur les barres d'amenée de courant qui sont supposées appartenir au circuit à sectionner ou à court-circuiter. on voit sur la figure les premiers éléments 7 et 8 des jeux de contacts mobiles, éléments représentés en position "sectionneur fermé".Ces contacts mobiles sont articulés sur les barreaux-supports 9, appartenant au chassis, par I'intermédiaire de plots d'articulation individuels 10, portant un axe 11 qui coopère avec les percages ovalisés des joues des-contacts mobiles intéressés, ovalisation orientée de façon à permettre un certain déplacement d'ensemble du contact mobile dans une direction perpendiculaire à ses surfaces d'appui sur les garnitures de contact fixes. On remarque les traces 12 des axes d'entraînement des deux embiellages par un maneton, non figuré, lié à l'arbre de commande 3. -Les bielles 13 s'articulent sur les isolateurs 14 par l'intermédiaire des plots filetés 15. Les isolateurs 14 sont fixés sur des socles 16, munis des tirants 17 qui prébandent les ressorts de compression 18, lesquels assurent la pression des contacts mobiles 7 et 8 sur les garnitures de contact fixes 4.On voit encore sur la figure les traces des deux tourillons isolés 19 et 20, portés respectivement par les faces latérales des barres d'amenée de courant 1 et 2, tourillons de préférence axés suivant l'axe de symétrie des garnitures de contact 4. On remarque enfin sur la figure le tracé en tirets du contour 21 du flasque du chassis porteur des contacts mobiles et des quatre fenttres-guides ménagées dans ce flasque, la fenetre-guide 22 coopérant avec le tourillon 19, la fenetre- guide 23 coopérant avec le tourillon 20, la fen#tre-guide 24 coopérant avec l'axe d'articulation 25 des barreaux de centrage 26 et 27, de même longueur, articulés à leur autre extrémité respectivement sur les tourillons 19 et 20 et enfin la fenetre-zuide 28 coopérant avec l'axe d'articulation 29 des deux barreaux de centrage 30 et 31. les axes de symétrie communs aux fenêtres-guides 22 et 23 d'une part, 24 et 28 d'autre part, passent par le centre de 11 arbre de commande 3 dont les paliers portés par les flasques du chassis ne sont pas figurés. Sur la figure sont repérés - la distance T séparant les surfaces de contact des garnitures en argent 4 - l'écartement D entre les contacts mobiles symétriques, - l'angle A entre la direction des contacts mobiles et le plan de symétrie des garnitures de contact, - la déformation transversale T du sectionneur dans la situation figurée, - la course libre ~ d'appui des ressorts des contacts mobiles, course repé rée par la distance entre le socle de l'isolateur qui porte les tirants de compression des ressorts et le contact mobile. l'appareil est représenté dans la position oà les barres d'amenée de courant sont à leur écartement longitudinal quasi maximal. on remaroue sur la figure que les traces des barres d'amenée de courant sont déportées svmétriquement par rapport aux tourillons 19 et 20, de sorte que les barreaux 5 et q portant les garnitures en argent sont de hauteurs inégales. La raison en est qu'il faut laisser aux barreaux-supports ^ des contacts mobiles tout l'espace de débattement nécessaire ; la situation la plus défavorable de ce point de vue correspond à l'écartement longitudinal minimal des barres d'amenée de courant et à leur écartement transversal maximal. Dans toute la description qui précède, il est parlé, pour simplifier et clarifier ltexposé, de conditions géométriques parfaites, par exemple du plan de symétrie des deux garnitures de contact portées par une barre d'amenée de courant. Il est clair que le sectionneur suivant l'invention peut être réalisé, tout aussi bien, avec des garnitures en argent 4 sans symétries et que l'axe des tourillons 19 et 20 n'est pas impérativement axe de symétrie des lignes de contact sur les garnitures 4. Il est clair aussi que les traces des barres d'amenée de courant, équipées de leurs garnitures de contact fixes, peuvent prendre n'importe quelles formes compatibles avec le débattement des barreaux-supports des plots d'articulation individuels des contacts mobiles. S'il est ménagé des jeux entre les dispositifs de guidage portés par les flasques du chassis-support des contacts mobiles et les tourillons portés par les barres d'amenée, -jeux qui ne nuisent pas à l'efficacité du sectionneur déformable suivant l'invention, celui-ci peut tolérer aussi un certain déplacement relatif latéral des barres d'amenée de courant. Dans toute la description qui précédé, il est fait état, pour simplifier l'exposé, des tourillons portés par les barres d'amenée de courant pour assurer le centrage du chassis. Ces tourillons peuvent être remplacés par des galets ou par n'importe quel système mécanique susceptible d'etre guidé par le chassis et servir de point d'articulation à un mécanisme de centrage. REVENDICATIONS 10) Sectionneur déformable pour gros courants comportant quatre lignes de con tact parallèles disposées deux à deux transversalement sur chacune des deux barres d'amenée de courant, ces lignes de contact coopérant avec deux jeux de contacts mobiles articulés sur un chassis et commandés, de préférence au moyen d'embiellages isolés symétriques, par un arbre dont les paliers sont portés par les flasques dudit chassis, lequel n'est pas lié aux barres d'a menée de courant autrement que par un mécanisme de centrage obligeant l'ar bre de commande des contacts mobiles à rester sensiblement dans l'axe de sy métrie des quatre lignes de contacts indiquées ci-dessus, prises deux à deux. 20) Sectionneur déformable pour gros courants corne en 10 ci-dessus, dans lequel le mécanisme de centrage est constitué, d'une part par quatre tourillons, électriquement isolés, fixés latéralement sur les barres d'amenée de courant, deux sur chacune des barres, de part et d'autre de celle-ci, lesdits deux tourillons étant axés de préférence dans l'axe de symétrie des deux lignes de contact électrique transversales portées par cette barre, et d'autre part par des glissières ou des dispositifs de guidage quelconques portés par cha cun des deux flasques du chassis-support des contacts mobiles et orientés suivant deux lignes, de préférence perpendiculaires, passant par le centre du palier de l'arbre de commande, l'une des lignes de guidage coopérant di rectement avec deux des tourillons ci-dessus, l'autre ligne de guidage coopé rant avec le (les) sommet(s) d'une triangulation isocèle simple (double) at telée sur lesdits tourillons, ce qui assure, accessoirement, l'orientation la plus favorable du chassis. 30) Sectionneur déformable pour gros courants corne en 10 ci-dessus, dans lequel les deux lignes de contact électrique transversales parallèles portées par les barres d'amenée de courant sont constituées par des garnitures profilées arrondies en argent, brasées à basse température sur des barreaux en alumi nium, préalablement étamés dans la zone utile par un des procédés connus, lesdits barreaux étant de préférence soudés transversalement à l'extrémité de la barre, de part et d'autre de celle-ci. 40) Sectionneur déformable comme en 10 ci-dessus, dans lequel les faibles varia tions d'écartement entre les deux jeux de contacts mobiles, en position sectionneur fermé", variations qui résultent du déplacement transversal re latif des barres d'amenée de courant, compte tenu du rayon d'arrondi néces sairement limité des garnitures en argent, sont compensées par la course li bre d'appui des ressorts de compression prébandés des contacts mobiles et par l'ovalisation des perçages à l'articulation des contacts mobiles sur leurs plots supports. 50) Sectionneur déformable comme en 10 et 20 ci-dessus, dans lequel les deux lignes de guidage rectangulaires, ménagées sur chacun des flasques du chas sis porteur des contacts mobiles, sont réalisées sinplerent par des fenStres- guides, dont deux coopèrent avec les tourillons isolés portés par les barres d' amenée de courant et une troisième, orientée perpendiculairement aux deux autres, coopère directement avec l'axe d'articulation du so et libre du triangle isocèle articulé de centrage dont les deux autres sonnets sont les dits tourillons. go) Sectionneur déformable corne en 10, 20 et 50 ci-dessus, dans lequel un second triangle articulé de centrage est disposé symétriquement au premier et coo perte avec une quatrième fenêtre-guide alignée avec la troisième. 70) Sectionneur déformable corne en 10, 20 et 50 ci-dessus, dans lequel l'action des tourillons isolés, et celle du (des) axe(s) du so et libre du (des) triangle(s) isocèle(s) articulés) de centrage, s 1exerce sur les fen#tres- guides ou les dispositifs de guidage quelconques du flasque du chassis par ltintermédiaire de galets, éventuellement à billes ou à aiguilles. 80) Sectionneur déformable corne en 10 et 40 ci-dessus, nais pour petites défor nations longitudinales et transversales seulement des barres d'année de courant, dans lequel les supports d'articulation des contacts mobiles sont fixés, non plus sur le chassis qui porte l'arbre de commande des embiellages de manoeuvre des contacts mobiles, mais sur les barres d'amenée de courant et dans lequel, de plus, les triangles isocèles articulés de centrage sont supprimés, l'axe de l'arbre de commande des embiellages pouvant flotter li brevet par rapport aux barres d'amenée de courant dans la limite des petits déplacements prévus, les tourillons portés par ces barres continuant à por ter le chassis support dudit arbre.