Brevet FR2260179A1 — publié le 19750829

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Jean Yves BERTHONNIER et Roger BOMNGEAT-MOBLEU, est relative à un dispositif de commande du contact mobile d'une chambre auxiliaire d'insertion d'une résistance associée à une chambre de coupure principale à autosoufflage d'un disjoncteur à haute tension dont le contact mobile est actionné mécaniquement à l'ouverture et à la fermeture, l'insertion de la résistance intervenant à l'ouver- ture. Les disjoncteurs à autosoufflage du genre mentionné sont commandés mécaniquement à partir du sol par l'intermédiaire dsune tige isolante s'étendant le long de l'isolateur support des chambres de coupure. Dans un disjoncteur connu, la cinématique de commande des contacts des chambres auxiliaires est dérivée mécaniquement de celle des chambres de coupure et nécessite des dispositifs de temporisation réglant ltinstant d'insertion des résistances de fermeture ou d'ouverture. La temporisation de la commande auxiliaire est réalisée par l'intermédiaire d organes de verrouillage mécanique utilisant notamment des cliquets commandés par des verrous.Cette cinématique de commande impose des transmissions et des transformations de mouvement relativement compliquées, étant donné que la commande mécanique de chaque chambre auxiliaire doit être équipée d'un organe de verrouillage. La demanderesse a déjà proposé un dispositif dans lequel les contacts principaux des chambres de coupure d'un disjoncteur haute tension sont commandés mécaniquement à partir du sol par une tige de commande isolante, et les contacts des chambres auxiliaires dtinsertion de résistances par 11 intermédiaire d'un dispositif hydraulique. Ce dernier dispositif comporte une pompe à piston solidaire de la tige de commande et un vérin hydraulique à piston solidaire du contact mobile des chambres auxiliaires. Un distributeur, cinématiquement relié à la commande mécanique des contacts principaux est inséré entre la pompe et le vérin et engendre une séquence appropriée de commande des contacts des chambres auxiliaires. Ce dispositif nécessite en plus de la pompe hydraulique, un vérin par chambre auxiliaire et une bâche de récupération et dtalimentation dthuile. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de permettre la réalisation d'un dispositif de commande des contacts d'une chambre auxiliaire particulièrement simple et fiable. Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé par le fait qu t il compoPte - une channe cinématique unidirectionnelle reliant mécaniquement le contact mobile auxiliaire à la commande mécanique du contact mobile principal pour dériver le mouvement de fermeture du contact auxiliaire du mouvement de fermeture dX contact principal, - un dispositif de verrouillage hydraulique dudit contact auxiliaire en position de fermeture, - une commande hydraulique de déverrouillage pilotée par ladite commande mécanique d'ouverture du contact principal, de manière à différer l'ouverture du contact auxiliaire d'une durée appropriée d'insertion de résistance. Le dispositif de verrouillage comporte un accumulateur d'huile et un distributeur cinématiquement associé à la commande mécanique des contacts et relié par une liaison hydraulique à un volume pistonnable rempli d'huile à piston assujetti au intact mobile auxiliaire. Ledit distributeur présente une position active dans laquelle une liaison hydraulique bidirectionnelle est assurée entre l'accumulateur et le volume pistonnable autorisant la décharge dudit volume dans l'accumulateur sous l'action du mouvement d'ouverture dudit contact auxiliaire et une position inactive interrompant ladite liaison, de telle manière que ledit volume isolé assure un verrouillage hydraulique dudit contact auxiliaire. Un clapet anti-retour assure une liaison hydraulique unidirectionnelle de l'accumulateur vers ledit volume d'huile shuntant le distributeur en position inactive. Lors de la fermeture mécanique des contacts auxiliaires, la tige de commande entratne le contact mobile, et de l'huile est transférée de l'accumulateur dans ledit volume à travers ladite liaison. Le contact mobile auxiliaire, placé en position de fermeture, est maintenu dans cette position par ledit volume isolé tant que le distributeur est en position inactive. Selon un développement de l'invention, les organes constitutifs du dispositif de verrouillage.hydraulique et du contact mobile auxiliaire sont intégrés dans un ensemble monobloc. Une soupape, reliée cinématiquement à la tige de commande du contact auxiliaire mobile, pour le rôle de distributeur et de clapet anti-re tour. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de 1 t exposé qui va suivre de modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels la figure lest une vue schématique en élévation du dispositif de commande selon l'invention, des contacts dtun module à deux chambres de coupure associée à deux chambres auxiliaires; la figure 2 est une vue schématique, partiellement en coupe et à échelle agrandie de la commande du contact mobile d'une chambre auxiliaire illustrée par la figure 1, les contacts étant en position de fermeture; la figure 3 représente une variante de réalisation du dispositif de commande selon la figure 2;; la figure 4 représente une autre variante de réalisation du dispositif de commande selon la figure 2. Selon les figures 1 et 2, un isolateur support 10 porte à sa partie supérieure, par llintermédiaire d'un caisson ou châssis (non représenté), deux chambres de coupure 12, 14, dispo sées dlune manière bien connue, en V. Les chambres dé coupure 12 et 14 sont identiques et chacune comporte une enceinte étanche, remplie d'hexafluorure de soufre, dont sort une tige de piston respectivement 16, 18 actionnant le contact mobile principal et un piston de soufflage (non représenté) engendrant le soufflage de l'arc, tiré lors de l'ouverture des contacts principaux.Les extrémités des tiges de piston 16, 18 sont liées mécaniquement par des biellettes articulées 20, 22 et des leviers coudés 24, 26 montés à pivotement sur des points fixes 28, 30 à une tige de commande 32 qui s'étend à travers l'isolateur support 10, évidé et rempli en son intérieur dthexafluorure de soufre, jusqu'au voisinage du sol dans la zone à potentiel voisin ou égal à celui de la terre. A chaque chambre de coupure 12, 14 est associée une chambre auxiliaire ou microchambre'34, 36 dont la fermeture permit l'insertion dtune résistance (non représentée), qui shunte les contacts de la chambre de coupure associée 12, 14 à ltouverture de ces derniers contacts. L'insertion de la résistance et de ce fait la fermeture des contacts auxiliaires 74 de la microchambre 34, 36 doivent être effectives pendant la manoeuvre d'ouverture des contacts principaux de la chambre de coupure 12, 14. La commande des contacts 74 des chambres auxiliaires 34, 36 est du type mécanique associée à un dispositif de verrouillage hydraulique désigné par le repère général 38 et décrit en détail par la suite en référence avec la figure 2.La commande mécanique proprement dite est identique à celle des contacts principaux des chambres de coupure 12, 14, les tiges 40, 42 actionnant les contacts mobiles auxiliaires 74, étant liées mécaniquement par des biellettes articulées 44, 46 et des leviers coudés 48, 50 à la tige de commande 32 -par llinter- médiaire d'une bielle de liaison 52. Le dispositif de verrouillage hydraulique 38 compo-rte un accumulateur oléopneumatique 54 dont l'une des chambres 56 remplie de gaz comprimé est séparée de l'autre chambre 58, renfermant de l'huile, par une membrané 60. L'accumulateur 54 communique par une conduite 62 avecun distributeur 64, du type à deux voies, mettant en liaison en position active une conduite 66 avec la conduite 62 et qui interrompt cette liaison en position inactive.Le déplacement du distributeur-64 en position active -ou inactive est commandé par un poussoir portant un palpeur 68 qui coopère avec la tige 40 de commande du contact auxiliaire, dont l'extrémité est agencée en forme de came 70 pourvue de deux saillies 69, 71. Un clapet anti-retour 72 est intercalé entre l'accumulateur 54 et la conduite 66 et autorise une liaison hydraulique unidirectionnelle de l'accumulateur vers le volume d'huile 80. La figure 2 illustre plus particulièrement la commande du contact mobile 74 et du dispositif de verrouillage associé 38 d'une chambre auxiliaire 34, ceux de la chambre 36 étant identiques. Le contact mobile 74 comporte à sa partie inférieure 76 un évidement central 78 dans lequel s'engage la tige de commande 40. La partie 76 du contact est agencée en piston d'un vérin hydraulique 80 à cylindre 82. Des joints toriques en élastomère disposés d'une part entre la tige de commande 40 et la partie 76 du contact, d'autre part entre cette dernière et le cylindre 82, assurent une étanchéité parfaite. Un ressort 84 disposé à l'intérieur de la microchambre 34 sollicite le contact mobile 74 en position d'ouverture. Le fonctionnement du dispositif de commande selon les figures 1 et 2 est le suivant Les contacts principaux et auxiliaires étant en position fermée montrée sur les figures, l'ouverture du disjoncteur est provoquée par un coulissement vers le bas selon la flèche 0 de la tige de commande 32 qui commande mécaniquement l'ouverture des contacts principaux des chambres de coupure 12, 14. Le déplacement vers le bas de la tige 32 entrain également celuide la tige 40 selon la flèche Oî. Pendant la course d'ouverture le distributeur 64 reste en position inactive, isolant le vérin 80 de l'accumulateur 54.La partie piston 76 du contact mobile auxiliaire 74, verrouillée par le vérin 80, ne suit pas le mouvement de la tige 40 et le contact auxiliaire 74 est maintenu hydrauliquement en position de fermeture durant le temps'd'insertion des résistances jusqu'à l'ouverture complète des contacts principaux des chambres 12, 14. En fin de course d'ouverture de ces derniers contacts le palpeur 68 coopère avec la saillie 69 de la came 70 et déplace le tiroir du distributeur 64 vers la position active. Dans cette position du distributeur, le vérin 80 est mis en communication avec l'accumulateur oléopneumatique 54 par l'intermédiaire des conduites 62 et 66, et la pression du ressort 84 provoque l'ouverture du contact auxiliaire 74 dont la partie inférieure 76 en forme de piston, refoule l'huile du vérin 80 dans l'accumulateur 54.Dans la position d'ouverture des contacts auxiliaires, le contact mobile 74 vient en butée sur la tige de commande 40. L'endenchement du disjoncteur est commandé par un déplacement vers le haut de la tige 32 dans la direction indiquée par la flèche F. Ce déplacement est transmis à la tige 40 de commande qui entratne positivement le contact mobile auxiliaire 7 à l'encontre du ressort 84 dans la direction indiquée par la flèche F1. Le palpeur 68 coopère très rapidement avec la partie de la came 70 située entre les deux saillies 69 et 71 et met le distributeur 64 en position inactive. L'accumulateur 54 refoule l'huile dans le cylindre 82 par l'intermédiaire du clapet anti-retour 72. La fermeture des contacts auxiliaires de la microchambre 34 met en circuit la résistance et le contact mobile 74 se trouve verrouillé dans cette position, à la fois par la tige 40 et par le volume d'huile 80. L'accumulateur oléopneumatique 54, le clapet anti-retour 72 et le distributeur peuvent être propres à chaque chambre auxiliaire et disposés sous tension dans le carter additionnel des chambres auxiliaires. L'ensemble ou certains de ces organes peuvent être communs aux deux microchambres 34 36, et selon une variante, non représentée, ces trois organes sont installés au sol et servent de commande commune aux microchambres de l'ensemble des modules dlune phase. Dans ce cas une liaison par tube isolant entre les parties sous tension et le sol serait nécessaire, le distributeur étant alors situé sur la tige de commande 32 à la sortie du vérin principal. Les figures 3 et 4 représentent deux modes de mise en oeuvre du dispositif de commande selon l'invention, dans lesquels l'accumulateur, le distributeur, le clapet anti-retour, la tige de commande et le contact mobile auxiliaire sont intégrés dans un ensemble monobloc. L'ensemble monobloc 90 de la figure 3, représenté en position d'ouverture, comporte un carter commun 92 à l'intérieur duquel se déplace un contact mobile 94 dont le prolongement 96 est agencé en piston soumis d'une part à l'action d'un ressort 98 et d'autre part à l'action combinée d'une tige de commande 100 solidaire du mécanisme de commande des contacts principaux, et d'un volume d'huile 102. Un clapet 104 est intercalé entre le volume d'huile 102 et un accumulateur 106 comprenant un cylindre 108 remplie d'huile comprimée par l'intermédiaire d'un piston 110 soumis à l'action d'un ressort 112. Le clapet 104 comporte une tige 114 coopérant avec un levier 116 pouvant-pivoter autour d'un axe 118 sous l'action d'un épaulement 120 solidaire de la tige de commandé 100.Le pivotement dans le sens trigonométrique du levier 116 provoque l'ouverture du clapet 104 à l'encontre de son ressort de compression 122. Le fonctionnement du mécanisme selon la figure 3, représenté en position d'ouverture, est le suivant A l'enclenchement, la tige de commande 100 se. déplace vers le haut selon la flèche fl et entralne le contact mobile auxiliaire 96 dans le même sens. Le volume 102 se remplit d'huile par l'intermédiaire du clapet 104 qui joue le rôle de clapet antiretour. A l'ouverture, la tige de commande 100 se déplace vers le bas suivant la flèche 01 et le contact auxiliaire 96 reste en appui sur le volume d'huile 102, le clapet 104 anti-retour étant en position de fermeture. Après une course correspondant au temps d'insertion de la microchambre, l'épaulement 120 fait pivoter le levier 116 autour de l'axe 118 provoquant ainsi l'ouverture du clapet 104. Le contact mobile 96 est alors déverrouillé et se déplace vers le bas sous l'action du ressort 98 en refoulant le volume d'huile 102 vers l'accumulateur 106. Le clapet 104 joue-le rôle de clapet anti-retour et de distributeur. La figure 4 montre un autre mode de mise en oeuvre selon l'invention, dans lequel le dispositif de verrouillage hy draulique est disposé coaxialement au contact 94 dans l'ensemble monobloc désigné par le repère général 130. Des pièces analogues ou identiques portant le mAeme repère que celles de la figure 3, ne seront plus décrites par la suite. Le nombre d'étanchéités est ainsi réduit par rapport au dispositif de~la la figure 9. La commande mécanique solidaire de la cinématique de commande principale comporté deux tiges 132, 134 coopérant avec le prolongement 96 du contact mobile 94 agencé en piston différentiel. Dans cette variante, un système d'accumulateur n'est plus indispensable, seul un soufflet métallique 136 est nécessaire pour absorber les variations de volume d'huile dues aux écarts de tem perature ambiante. Il est inutile de décrire le fonctionnement du dispositif selon la figure 4, qui découle de la description précédente. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques, notamment celle dans laquelle le dispositif de commande selon lsinvention serait commun à plusieurs chambres auxiliaires d' un même pôle dlun disjoncteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande du contact mobile d'une chambre auxiliaire d'insertion d'une résistance associée à une chambre de coupure principale à autosoufflage d'un disjoncteur à haute tension dont le contact mobile est actionné mécaniquement à l'ouverture et à la fermeture, l'insertion de la résistance intervenant à l'ouverture, caractérisé par le fait qu'il comporte - une chaîne cinématique unidirectionnelle reliant mécaniquement le contact mobile auxiliaire à la commande mécanique du contact mobile principal pour dériver le mouvement de fermeture du contact auxiliaire du mouvement de fermeture du contact principal, - un dispositif de verrouillage hydraulique dudit contact auxiliaire en position de fermeture, - une commande hydraulique de déverrouillage pilotée par ladite commande mécanique d'ouverture du contact principal, de manière à différer l'ouverture du contact auxiliaire d'une durée appropriée d'insertion de résistance. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif de verrouillage comporte un volume pistonnable par le déplacement du contact mobile auxiliaire et un accumulateur hydraulique communiquant avec ledit volume par ltintermE aire d'un distributeur hydraulique commandé par ladite commande mécanique. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit distributeur présente une position active dans laquelle une liaison hydraulique bidirectionnelle est assurée entre l'accumulateur et le volume pistonnable autorisant la décharge dudit volume dans l'accumulateur sous l'action du mouvement d'ouverture dudit contact auxiliaire et une position inactive interrompant ladite liaison, de telle manière que ledit volume isolé assure un verrouillage hydraulique dudit contact auxiliaire. 4. Dispositif de commande selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que ledit contact mobile auxiliaire, placé en position de fermeture, est maintenue dans cette position par ledit volume isolé tant-que 1e distributeur est en position inactive. 5. Dispositif de commande selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'un clapet anti-retour permet une liaison hydraulique unidirectionnelle de l'accumulateur vers ledit volume. 6. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le prolongement dudit contact mobile auxiliaire est agencé en piston confinant ledit volume pistonnable et soumis à l'action d'un ressort. 7. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dispositif de verrouillage hydraulique comporte une soupape agencée en clapet anti-retour et susceptible d'être commandée par ladite commande mécanique, pour provoquer ledit déverrouillage. 8. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un soufflet métallique agencé dans une enceinte remplie d'un liquide et susceptible de compenser les variations de volume dues aux écarts de température. 9. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de coupure auxiliaire constitue un ensemble monobloc avec le disposés tif de verrouillage hydraulique et la commande de ce dernier.