Brevet FR2232065A1 — publié le 19741227

L'invention, due à la collaboration de Messieurs eon BiuTSSCN et Jean-Louis MIRCOViTCH, est relative à une chambre de coupure notamment. d'l interrupteur électrique à coupure sèche, comprenant une chambre de formation dlun arc tiré entre des contacts se séparant dans ladite chambre et une chambre d'extinction d'arc comportant un empilage de plaques réfractaires transversales par apport à la direction initiale de l'arc et confinant des chambres divsionnaires transversales, dans lesquelles l'arc est allongé après subdivision par des électrodes associées auxdites plaques, la chambre de formation d'arc débouchant à la base de ladite chambre d'extinctIon, dont l'étanchéité latérale est assurée par des nervures marginales des plaques en contact étanche dans ledit empilage. Le brevet français n 1.519.909 décrit une chambre de coupure du genre mentionné équipant les disjoncteurs à coupure sèche commercialement dénommés Solénarc. La chambre de formation d'arc de ces disjoncteurs connus est délimitée latéralement par deux joues ou plaques réfractaires, dont le bord supérieur se raccorde d'une manière étanche à la base de la chambre d'extinction d'arc, elle-meme, constituée d'une manière connue par un empilage de plaques réfractaires disposées perpendiculairement à la trajectoire de l'arc initial. Dans la chambre de formation d'arc, entre les joues réfractaires, sont disposés les contacts fixes et mobiles du disjoncteur ainsi que des cornes d'accrochage et de guidage de l'arc vers la chambre d'extinction d'arc.Cette dernière chambre est avantageusement équipée de cavaliers enfourchant la base des plaques réfractaires de l'empilage et agencés de manière à subdiviser l'arc initial en arcs divisionnaires se développant en forme de solénoïde d'une manière bien connue en soi. L'étanchéité, entre la chambre de formation d'arc et la chambre d'extinction d'arc, est obtenue, dans les disjoncteurs connus par collage du bord supérieur des joues réfractaires à la base de l'empilage des plaques, 1 'ensem- ble étant agencé de manière à canaliser les gaz ionisés chambre de formation vers la chambre d'extinct10n. La fabrication de ces chambres de coupure est compliquée et présente des difficultés d'a lignement et e fixation des éléments onstitutifs. Tes Joues réfractaires constituent des parties faibles devant être protégées par des eoqutiles eneloppant l'ensemble de la chambre. La présente invention a pour but de remédier à ces :zonvénlents et de permettre la réalisation d'une chambre de cou pure particulièrement simple et robuste. Un autre but de l'invention est de réaliser une chambre de coupure par un simple empilage de plaques réfractaires ne nécessitant aucun collage ou moyen de fixation analogue. La chambre de coupure selon l'invention est caractérisée en ce que ladite chambre d'extinction et ladite chambre de formation d'arc sont toutes deux confinées latéralement par ledit empilage de plaqueslréfractaires, ces dernières se prolongeant par des parties protubérantes, de la chambre d'extinction jusqu'à la base de la chambre de formation d'arc. Les plaques réfractaires de l'empilage de la chambre d'extinction d'arc sont conformées pour constituer également les parois latérales de la chambre de formation d'arc dans ledit empilage. I1 est facile de voir que l'empilage des plaques réfractaires permet de constituer simultanément la chambre de formation et la chambre d'extinction d'arc, les éléments constitutifs de ces chambres étant monoblocs. Les difficultés d'alignement ou de fixation étanche sont ainsi éliminées et la chambre de coupure constitue un ensemble robuste et rigide. Considérée selon un autre point de vue, la chambre de coupure, selon l'invention, est constituée par un empilage de plaques réfractaires, la partie inférieure des plaques étant conformée pour constituer la chambre de formation d'arc et la partie supérieure des plaques réfractaires constituant la chambre d'extinction d'arc. Les plaques présentent avantageusement une largeur constante sur toute leur hauteur, la forme externe de la chambre de coupure étant alors celle d'un parallélépipède droit. Les parties protubérantes ou extensions des plaques réfractaires confinant la chambre de formation d'arc peuvent etre pleines de façon à réaliser des parois latérales pleines dans ledit empilage. Selon un perfectionnement de l'invention, des cavités ou évidements sont ménagés dans lesdites parties protubérantes, ces cavités communiquant avec la chambre d'extinction d'arc afin de permettre un développement de l'arc à l'intérieur desdites cavités et un allongement additionnel favorisant l'extinction de l'arc. Les cavités précitées peuvent etre agencées pour recueillir les parties métalliques dues à l'érosion des électrodes ou cavaliers de subdivision de 1 'arc. Selon un autre développement de l'invention les cavités ménagées dans lesdites parties protubérantes sont agencées en conduits ou canalisations autorisant un écoulement gazeux de la chambre d'extinction dtarc vers le milieu ambiant. D'autres avantages et caracteristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de différents modes de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe longitudinale d'une chambre de coupure selon l'invention, une partie de l'empilage des plaques réfractaires n'étant pas représentée la figure 2 est une vue de face d'une plaque réfractaire portant un cavalier de subdivision de l'arc et appartenant à l'empilage représenté à la figure 1 la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ;; la figure 4 est une coupe selon la ligne IV - IV de la figure 2 la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 2 montrant une plaque à fente de l'empilage selon la figure 1 la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5; la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 2 illustrant une plaque à cavalier selon une variante de réalisation de l'invention ; la figure 8 est une coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 7 ; la figure 9 est une vue de face d'une plaque à fente conjuguée à des plaques à cavaliers selon la figure 7 ; la figure 10 est une vue de face dtune plaque à cavaliers selon une autre variante de réalisation de l'invention ; la figure 11 est une coupe selon la ligne XI-XI de la figure 10 ; ; la figure 12 est une vue de face d'une plaque à fente destinée à être juxtaposée à une plaque à cavalier du type représenté à la figure 10 ; les figures 15, 14 et 15 montrent respectivement, en vue de face et en coupe suivant la ligne XIV-XIV, une plaque à cavalier et une plaque à fente d'une chambre de coupure selon une autre variante de réalisation de l'invention. Sur les figures on a appliqué l'invention à un interrupteur du type commercialement dénommé Solénarc, dans lequel la chambre d'extinction comporte un empilage de plaques transversales, dont certaines sont pourvues à leur partie inférieure d'un cavalier provoquant la subdivision de l'arc initial tiré entre les contacts de l'interrupteur en une série d'arcs divisionnaires qui se développent en boucle de manière à réaliser un solénoide. I1 est évident que l'invention s'applique-également à des interrupteurs dans lesquels l'allongement de l'arc et son extinction est provoqué d'une manière différente, notamment par une trajectoire en zig-zag imposée par des plaques transversales à la direction initiale de l'arc pourvues de fentes décalées. Sur la figure 1, une chambre de coupure désignée par le repère général 10 comporte un empilage 12 de plaques isolantes, notamment réfractaires, montées transversalement dans une enveloppe isolante constituée par une paire de coquilles 14 assemblées par des boulons 16. Dans l'exemple représenté, empilage 12 est constitué à partir de deux types de plaques réfractaires, en l'occlus rence des plaques à électrodes 18 et des plaques à fentes 20 disposées alternativement, mais il est bien entendu que cet empilage peut comporter différents types de plaques à fentes, notamment décalées latéralement, une pluralité de telles plaques étant intercalée entre chaque paire de plaques å électrodes 18. Les plaques 18, 20, de l'empilage 12, sont maintenues serrées en paquet entre deux plaques isolantes 22, 24, prenant appui respectivement sur des butées fixes 26 et mobiles 28 à vis de serrage solidaires des coquilles 14. La partie inférieure de la chambre de coupure 10 est agencée d'une manière bien connue en soi en chambre de formation d1arc 30, dans laquelle sont logés un contact fixe 52 coopérant avec un contact mobile 34 et des guides d'arc 36, )8, respectivement associés aux contacts 32, 34 et qui se prolongent en divergeant vers la partie supérieure de la chambre de coupure 10 agencée en chambre d'extinction d'arc 40.Un interrupteur de ce gence est bien connu et il suffit de rappeler qu'un arc tiré entre les contacts 32, 34, se séparant saute sur les guides 36, 38, lorsque la distance entre les contacts 32, 34, atteint une valeur prédéterminée et se déplace par effet de boucle vers la chambre d'extinction d'arc 40 dans laquelle il pénètre et est éteint. Les plaques réfractaires 18, 20, de l'empilage 12, s'étendent sur toute la hauteur de la chambre de coupure 10 et confinent la chambre de formation d'arc 30 et la chambre d'extinction d'arc 40. n se nerant plus particulièrement aux figures , 4 et , , on va décrire un mode de réalisation selon l'invention respectivement de plaques à électrodes 18 et Le Flaques à fentes 20. La plaque rêfraccairo 18 de formes générale rectangulaire comporte à sa partie inférieure une échancrure 42 s'étendant sur une hauteur (a) correspondant à celle de la chambre de formation i'arc 30 et dont les bords 44, 46, convergent vers le haut.L'épaisseur (b) des parties protubérantes 48, 50, délimitant de part et d'autre l'échancrure 42, correspond à l'intervalle entre les plaeues et il est facile de voir que dans l'empilage 12, les bords 44, 4, des plaques successives forent des parois continues délimitant latéralement la chambre de formation d'arc 30. La partie supérieure de la plaque réfractaire 18 comporte d'une manière conventionnelle une électrode en forme de cavalier 52 à branches divergents enfourchant la plaque et disposée au sommet de l'échancrure 42.Des nervures marginales 54, 56, d'épaisseur (b) correspondant à celles des parties protubérantes 48, 50, prolongent ces dernières et confinent d t une manière étanche latéralement des chambresdivisionnaires d'arc 57 qui débouchent à leur partie supérieure par des cheminées 58 dans le milieu ambiant. Des nervures 60 ou bossages sont ménagés dans la cambre divisionnaire 57 pour canaliser les gaz icnisés et des pare-flammes (non représentés) peuvent y être disposés. Sur les figures 5 et 6 qui représentent une plaque à fente 20 eonjuguée aux plaques à électrodes 18 selon la figure 2, les memes numéros de repere désignent des parties analogues ou identiques à celles de la figure 2. La plaque réfractaire 20 est démunie de cavalier 52 et l'échancrure 42 se prolonge par une fente convergente72 se terminant par un trait de scie 74. Les bords 76, 78, de la fente 72 sont chanfreinés d'une manière bien connue en soi. La cheminée 80 d'évacuation des gaz ionisés est avantageusement orientée en sens opposé de celle 58 de la plaque 18 adjacente dans l'empilage 12, afin d'éviter tout amorçage à l'extérieur de -a chambre 10. La fabrication des plaques réfractaires 18, 20, selon 1 invention ne pose aucune difficulté et dans l'empilage 12, l'alignement des plaques successives et de ce fait celui de la cham re de formation d'arc 30 et de la chambre d'extinction d'arc kO est assuré aisément. L'ensemble est particulièrement robuste et compact3 l'étanchéité latérale étant obtenue par simple serrage des plaques adjacentes. Les bords externes des parties protubérantes 48, 50, peuvent bien entendu être échancrés ou partiellement évidés si l'on recherche une diminution du poids de la chambre ou une économie de matériau réfractaire. Sur les figures suivantes, on a utilisé, pour des raisons de clarté des dessins et de l'exposé, les mêmes numéros de repère pour désigner des pièces analogues ou identiques à celles des figures précédentes. Les figures 7 à 9 illustrent une variante de réalisation selon l'invention, dans laquelle une paire de plaques 82, 84, respectivement à cavalier 52 et à fente 72, comportent des parties protubérantes 48, 50, munies de cavités bDrgnes 86, 88, dé bouchant à B base de B chambre d'extinction d'arc 40. Les cavités 86, 88, qui s'étendent en dessous des branches divergentes des cavaliers 52, permettent de recueillir les parties métalliques résultant de l'érosion du cavalier 52 en des zones éloignées de l'arc. Elles offrent également un espace additionnel à l'allongement de l'arc et favorisent ainsi l'extinction de ce dernier. Les figures 10 à 12 illustrent une autre variante de réalisation de plaques 90, 92, respectivement à cavalier 52 de subdivision de l'arc et à fente 72. Les parties protubérantes 48, 50, des plaques réfractaires 90, 92, sont dfssymétriques, l'une 50 respectivement 48 étant pleine et l'autre 48 respectivement 50 présentant un évidement 94 respectivement 96 en forme de conduit faisant communiquer dans l'empilage 12, la base de la chambre d'extinction d'arc 40 avec la base de la chambre de coupure 10 en permettant un échappement latéral des gaz comprimés par l'échauffement dQ à l'arc dans la chambre d'extinction 40. Le conduit 94 respectivement 96 est ménagé dans la partie protubérante disposée en direction opposée de la branche divergente correspondante du cavalier 52 afin de ne pas être obturé par ce dernier. Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 13 à 15 une paire de plaques 98, 100, comporte un double échappement en ménageant dans les deux parties protubérantes 48, 50, des conduits ou rainures 94, 96, de la manière décrite ci-dessus. Des ergots de positionnement 102 du cavalier 52 maintiennent ce dernier dans l'empilage 12. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et repré senté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques ou électriques. REVENDICATIONS. 1. Chambre de coupure, notamment d'un interrupteur électrique à coupure sèche, comprenant une chambre de formation d'un arc tiré entre des contacts se séparant dans ladite chambre et une chambre d'extinction d'arc comportant un empilage de plaques réfractaires transvpsales par rapport à la direction initiale de l'arc et confinant des chambres divisionnaires transversales dans lesquelles l'arc est allongé après subdivision par des électrodes associées auxdites plaques, la chambre de formation d'arc débouchant à la base de ladite chambre d'extinction, dont l'étanchéité latérale est assurée par des nervures marginales des plaques en contact étanche dans ledit empilage, caractérisée en ce que ladite chambre d'extinction et la dite chambre de formation dlarc sont confinées toutes deux latéralement par ledit empilage de plaques réfractaires, ces dernières se prolongeant par des parties protubérantes de la chambre d'extinction jusqu'à la base de la chambre de formation d'arc. 2. Chambre de coupure selon la revendication 1, ca ractérisée en ce que la dimension transversale externe desdites plaques réfractaires est sensiblement constante sur toute la hauteur de la chambre de coupure, la forme générale externe de l'empilage étant celle d'un parallélépipède droit. 3. Chambre de coupure selon la revendication I ou 2, caractérisée en ce que les parties protubérantes desdites plaques réfractaires, qui confinent la chambre de formation, présentent une échancrure convergente en direction de la chambre d'extinction définissant une chambre de formation à parois latérales convergentes débouchant dans ladite chambre d'extinction et ouverte à la base. 4. Chambre de coupure selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'épaisseur desdites parties protubérantes correspond à l'intervalle entre les plaques successives de manière à eonstituter dans ledit empilage des parties pleines délimitant latéralement la chambre de formation d'arc. 5. Chambre de coupure selon la revendication 3, caractérisée en ce que-lesdites parties protubérantes présentent des cavités internes communiquant avec la base de la chambre d'extinction d'arc. 6. Chambre de coupure selon la revendication 3 ca ractérisée par le fait que lesdites parties prqtubérantes présentent des parties amincies confinant dans ledit empilage des cheminées latérales à la chambre de formation d'arc et faisant communiquer la chambre d'extinction d'arc avec la base de l'empilage. 7. Chambre de coupure selon la revendication 6 caractérisée en ce que lesdites plaques sont dissymétriques, l'une des parties protubérantes presentant une partie amincie formant feminée et la partie protubérante opposée étant pleine. 8. Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ledit empilage comporte des plaques porteuses d'électrodes de subdivision d'arc et des plaques à fente dépourvues d'électrodes intercalées entre des plaques à électrodes. 9. Chambre de coupure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que lesdites électrodes sont en forme de cavalier à branches divergentes s'étendant de part et d'autre de la plaque à la base de la chambre d'extinction d'arc.