Brevet FR2312851A1 — publié le 19761224

L'invention concerne les chambres de coupure des appareils d'interruption, tels que les disjoncteurs, assurant ltextinction des arcs grâce à un double soufflage d'un gaz comprimé, par exemple l'hexafluorure de soufre. Elle s'applique aussi bien aux appareils comportant des compresseurs qu'air appareils à autocompression et, dans le cas d'un dispositif de compression par piston et cylindre, que le piston soit fixe et le cylindre mobile ou inversement, ou que ces deux organes soient tous deux mobiles. Par ailleurs, les pièces de contact peuvent être l'une fixe et l'autre mobile ou toutes deux mobiles. L'invention a pour but une chaubre de coupure dans laquelle l'extinction de l'arc engendré lors de la rupture est amoliorée par un accroissement de l'efficacité du soufflage opéré par le gaz d'extinction. L'invention a pour objet une chambre de coupure d'un appareil d'interruption, comportant des contacts fixe et mobile de rupture d'arc et un dispositif de soufflage de cet arc par gaz comprimé, caractérisée en ce qu'un passage ménagé entre les surfaces de deux parois en regard de deux pièces isolantes dirige le gaz comprimé en un point de dérivation situé à l'extrémité dudit passage et d'ou le gaz comprimé exerce un double soufflage de l'arc dans deux directions de sens opposés. Selon une caractéristique, les surfaces des deux parois sont de révolution autour d'un même axe. Selon une autre caractéristique, le passage est disposé entre la paroi intérieure d'une buse isolante et la paroi extérieure d'un capot isolant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après de divers exemples de réalisation illustrés dans les dessins annexes. Les figures 1, 2 et 4 sont des vues en coupes longitudinales de trois variantes de chantres de coupure selon l'invention. La figure 3 est une vue de profil de la pièce de liaison, comme aux chambres de coupure des figures I et 2. Dans les figures, la chambre de coupure comporte une partie mobile disposée entre deux bornes fixes 50 et 60, dont seules les parties fixes placées en regard de la partie mobile et coopérant avec elle ont été représentées. Dans les figures I et 2, la borne 50 comporte sur sa périphérie une bague 51 supportant des doigts de contact principaux 12, et devant sa partie centrale un tube 13 dont une extrémité réalisée en matériau réfractaire résistant à l'arc constitue le contact fixe de rupture d'arc 14, et l'autre extrémité constitue un orifice 15 d'évacuation du gaz de souflage. La borne 60 comporte un doigt de contact glissant 11 et un piston fixe 1. La partie mobile comprend, concentriquement autour de l'axe commun des bornes 50 et 60, un cylindre mobile 2 coopérant avec le piston fixe 1 pour réaliser l'autocompression du gaz de soufflage lors du déplacement du cylindre 2 et, dans sa partie centrale, un tube métallique 5. Une pièce de contact mobile principal 3 coopérant avec les doigts 12 est disposée contre le fond du cylindre mobile 2. Une couronne 8 constitue une pièce de liaison mécanique entre le tube 5 et le cylindre 2. La couronne 8 compprte un contact d'arc mobile 4 constitué, dans la figure 1, par une tuyère métallique. Dans la figure 2, la tuyère métallique est constituée par une série de doigts de contact 20 appuyés les uns contre les autres et munis de plots métalliques 21 réfractaires à l'arc. Les doigts 20 constituent alors le contact mobile de rupture et un tube métallique 36 résistant à l'arc sert de butée aux doigts 20 en position d'ouverture. Le tube 36 assure lors de l'ouverture un déplacement de l'arc vers la droite à partir des plots 21 sous l'action du soufflage. La disposition de la figure 2 est utilisée pour la coupure de courants de défauts très élevés, c'est-à-dire lorsqu'il est difficile, pendant des manoeuvres sur court-circuit, d'éviter des brûlures importantes comme cela serait le cas avec un arc de rupture entre le contact fixe de rupture 14 du tube 13 et la tuyère métallique 4 de la figure 1. Un capot de protection 6 en matière isolante est disposé autour de la tuyère métallique constituée par les contacts mobiles d'arc 4 et 20. Une buse isolante 10 de soufflage est disposée autour du capot 6. La buse 10 et le capot 6 sont des pièces de révolution autour de l'axe commun au tube 13, au contact fixe de rupture 14 et à la partie mobile. La buse 10 comporte un col 19 de diamètre légèrement supérieur à celui du tube 13 ; de mêmet le capot 6 comporte un nez 43 correspondant à un diamètre légèrement supérieur à celui du tube 13. Une surface tronconique constituant un déflecteur 16 est disposée autour du tube 13 à son extrémité raccordée à la borne 50. Le diamètre intérieur du tube 36 de la figure 2 est voisin du diamètre du col 19 de la buse 10. Un passage 9 est disposé entre la surface de la paroi intérieure 40 du tube 10 et la paroi extérieure 41 du capot 6. Le passage 9 comporte une extrémité 7 disposée perpendiculairement à l'axe de la chambre entre le col 19 et le nez 43 et une extrémité 44 disposée en regard d'orifices de sorties 80 de la couronne 8 visibles dans la figure 3, et débouchant dans la chambre de compression 45 constituée par le piston fixe 1 et le cylindre mobile 2, la pièce 8 et le tube mobile 5 Les orifices 80 sont tengents entre eux ou encore légèrement sécants, ce qui évite des tourbillons et améliore l'écoulement du gaz comprimé dans la chantre de compression 45. Ces orifices peuvent être circulaires ou ovales. La couronne 8 peut être métallique ou isolante ; dans ce dernier cas, la tuyère métallique constituant le contact de rupture 4 (ou les doigts 20) est reliée électriquement à la borne 60. Le fonctionnement des dispositifs des chambres de coupure des figures I et 2 est le suivant : en position de fermeture, le courant passe principalement par la borne 50, les doigts 12, le tube 3, la couronne 8, le tube 5, les doigts il et la borne 60. Lorsque l'apparition d'un défaut commande l'ouverture de l'appareil, le déplacement en direction du piston 1 du cylindre 2 solidaire du tube 5 comprime le gaz dans le cylindre 2. Le gaz comprimé ne peut pas s'échapper dc façon notable car, à son extrémité 7, le passage 9 est bouché par le tube 13 dont le diamètre extérieur n'est que très légèrement plus faible que celui du col 19 de la buse isolante 10 et que celui de l'orifice du capot isolant 6. Après une certaine course, les doigts du contact principal 12 se séparent de la pièce de contact principal 3 et tout le courant passe par le contact de rupture d'arc 14 du tube 13 et le contact mobile de rupture 4 pour la figure 1, et les plots 21 des doigts 20 pour la figure 2, puis le tube 5 et les doigts 11. Lorsque le contact de rupture d'arc in quitte la tuyère 4 ou les plots 21, un arc apparaît entre le contact 14 et le contact mobile 4 ou 21. Lorsque l'extrémité du contact 14 a dépassé le capot 6, le gaz circulant par le passage 9 arrive à l'extrémité 7 de telle façon que l'angle formé par l'axe du jet du gaz d'extinction et l'axe de l'arc soit compris entre 70 et l10 A l'extrémité le gaz se divise en deux.Une partie du gazpasse sous le nez 43 du capot 6 et pénètre à l'intérieur de la tuyère 4 ou des plots 21 et du tube 5 ; une autre partie du gaz passe par l'orifice constitué par le contact 14 à l'intérieur du tube 13. L'écoulezent du gaz force l'arc à stengager à l'intórieur du tube 13 d'une part, et à l'intérieur de la tuyère 4 ou la couronne de doigt 21 et du tube 36 d'autre part. Lorsque l'extrémité 14 a débouché le col 19 de la buse isolante 10, le gaz passe également par un passage 17 situé entre la buse isolante 10, le gaz passe également par un passage 17 situé entre la buse isolante 10 et le déflecteur 16 et par des orifices 18 disposés entre la borne 50 et la bague 51.Le déflecteur 16 permet un écoulement laminaire du gaz d'extinction à travers le passage 17 et les orifices 18. Dans la variante de l'invention, représentée sur la figure 4, le dispositif de soufflage peut comprendre deux tubes fixes 22 et 23 comportant chacun des contacts d'arc 24 et 25 et une évacuation des gaz en 26 et 27. La partie mobile est constituée par un tube mobile 28 sur lequel est fixé un contact mobile d'arc 29 qui frotte sur le tube fixe 22 en position de fermeture. Le gaz de soufflage provenant d'un cylindre d'un organe de compression arrive par un passage 30 terminé par une ouverture 33, délimité par la surface de la paroi extérieure 41 d'un capot isolant 31 et la surface de la paroi intérieure 40 d'un capot 32. Le fonctionnement est le suivant : à l'ouverture, la partie mobile 28 se déplace vers la droite. Lorsque les contacts d'arc 24 et 29 se séparent, un arc apparaît entre eux et le mouvement ultérieur du tube 28 vers la droite débouche l'ouverture 33. Le gaz comprime souffle alors l'arc à l'intérieur du tube 22 et du tube 28 puis, du tube 23 lorsque le contact mobile d'arc 29 arrive à droite du contact 25. L'arc est éteint par le double soufflage. Lorsque les courants nominaux sont élevés, l'appareil comprend par ailleurs un contact principal entourant le capot 32 en parallèle avec les contacts 22 et 29 et analogue aux contacts 3 et 12 des figure 1 et 2. Ce contact principal se sépare à l'ouverture avant les contacts d'arc 24 et 29. Lorsque le courant de court-circuit est très élevé, la tenue des contacts 22 et 29 est améliorée en disposant des doigts de contact 34 dans un alvéole 35 à 1 'intérieur du capot 31 (disposition schématisée par des tirets sur la figure 4). Dans ce cas, ce sont toujours les contacts d'arc 24 et 29 qui se séparent en dernier à l'ouverture. Pour toutes les réalisations des figures 1, 2 et 4, les surfaces isolantes 40 et 41 entre lesquelles passe le gaz d'extinction peuvent appartenir à la même pièce isolante ou être constituées par deux pièces isolantes différentes. Il est évident que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté et qui n'à été donné qu'à titre d'exemple ; en psrticuliev on peut, sans sortir du cadre de 1 invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équivalente. REVENDICATIONS 1/ Chambre de coupure d'un appareil d'interruption, comportant des contacts fixe (14) et mobile (4) de rupture d'arc et un dispositif de soufflage de cet arc par gaz comprimé, caractérisée en ce qu'un passage (9), ménagé entre les surfaces de deux parois (40, 41) en regard de deux pièces isolantes (10, 6) appartenant ou non à la même pièce, dirige le gaz comprimé en un point de dérivation situé à l'extrémité (7) dudit passage (9) et d'où le gaz comprimé exerce un double soufflage de l'warc dans deux directions de sens opposés. 2/ Chantre de coupure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces des deux parois (40, 41) sont de révolution autour d'un même axe. 3/ Chambre de coupure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le passage (9) est disposé entre la paroi intérieure (40) d'une buse isolante (10) et la paroi extérieure (41) d'un capot isolant (6). 4/ Chanbre de coupure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le passage (30) est disposé entre les parois intérieure (40) et extérieure (41) de deux capots isolants (31, 32). 5/ Chante de coupure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'angle formé par l'axe du jet du gaz d'extinction conduit dans le passage (9) et l'axe de l'arc apparaissant entre le contact fixe de rupture d'arc (14) et le contact mobile de rupture (4, 21) est compris entre 70 et 110 . 6/ Chambre de coupure selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'après séparation des contacts mobiles de rupture d'arc (21) le gaz d'extinction, parvenu à l'extrémité (7) du passage (9), s'écoule à la fois à l'intérieur d'une couronne de doigts (20) portant les contacts mobiles de rupture d'arc et formant tuyère et en sens opposé à l'intérieur d'un tube (13) portant le contact fixe de rupture d'arc (14). 7/ Chantre de coupure selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'après séparation du contact mobile de rupture d'arc (4) le gaz parvenu à l'extrémité (7) du passage (9) s'écoule à la fois à l'intérieur d'une tuyère métallique, constituant le contact mobile de rupture d'arc, et en sens inverse à l'intérieur d'un tube métallique (13) portant le contact fixe de rupture d'arc (14). 8/ Chantre de coupure selon la revendication 4, caractérisée en ce que le gaz d'extinction est conduit par le passage (30) perpendiculairement à l'arc apparaissant entre le contact fixe de rupture d'arc (24) tubulaire et le contact mobile de rupture d'arc (29) tubulaire et que le gaz pénètre à l'intérieur du contact tubulaire fixe (24) et dans un sens inverse à l'intérieur d'un autre contact tubulaire fixe (25), lesdits contacts tubulaires fixes étant entourés par le contact mobile tubulaire lorsqu'il est en position de ferneture. 9/ Chantre de coupure selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'un des capots isolants (31) recouvre des doigts de contact mobile de rupture (34). 10/ Chambre de coupure selon les revendications 3 et 6, caractérisee en ce que le diamètre du col (19) de la buse isolante (10) est sensiblement régal au diamètre de la couronne de doigts (20) formant tuyère. 11/ Chambre de coupure selon la revendication 3, caractérisée en ce que la butée en position d'ouverture des contacts d'arc (21) est constituée par un tube (36) de diamètre intérieur voisin du diamètre du col (19) de la buse isolante (10). 12/ Chantre de coupure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le gaz de soufflage est alimenté à travers des orifices de sortie (80) tangents entre eux ou légèrement sécants dans le plan où ils sont en contact avec l'entrée (44) du passage (9) laissé libre entre les surfaces de deux parois (40, 41) de pièces isolantes (6, 10). 13/ Chambre de coupure selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce qu'une surface approximativement tronconique formant déflecteur (16) et recouvrant le contact tubulaire (13) assure un écoulement laminaire des gaz d'extinction.