Brevet FR2328272A1 — publié le 19770513

La présente invention concerne un appareil de commu- tation avec soufflage de l'arc électrique de coupure par un gaz isolant comprimé, du type comportant au moins un contact fixe et au moins un contact mobile embrochable, alignés coaxialement avec le contact fixe. On connait déjà des appareils de commutation, notam ment des interrupteurs ou des disjoncteurs haute tenson avec soufflage de l'arc électrique de coupure par un gaz isolant comprimé, notamment de l'air comprimé. Généralement, dans ks appareils de commutation de ce genre, il est prés deux contacts principaux, du type glissant, respectivement fixe et mobile, et deux contacts auxiliaires, du type embrochable, respects vement fixe et mobile et associes respectivement aux deux contacts principaux. Le contact fixe auxiliaire est dispos dans une chambre de coupure, dans laquelle le contact mobile auxiliaire peut pénétrer et hors de laquelle il peut sortir. Cette chambre de coupure est on communication avec un cylindre de soufflage rempli d'air, cet air pouvant être chassé dans la chambre de coupure au moyen d'un piston mobile action- n4 par un mécanisme de commande relit aux organes de manoeuvre des contacts mobiles, principal et auxiliaire , de l'appareil de commutation.Un tel agencement est relativement compliqué dans la mesure où il nécessite des contacts auxiliaires, respectivement fixe et mobile* et un mécanisme de commande complique pour actionner simultanément les contacts mobiles et le piston du cylindre de soufflage0 En outre, du fait qu faut prévoir doux mécanismes de commande, respects terent pour le contact mobile et pour le piston mobile de soufflage, l'ensemble est- relativement volumineux.De plus, les appareils de commutation de ce genre sont générale- ment triphasées c'est-a-dire qutil est prevu trois contacts fixes principaux, auxquels 50nt respectivement associés trois contacts fixes auxiliaires, et trois contacts mobiles principaux, auxquels sont respectivement associes trois contacts mobiles auxiliaires, une chambre de coupure ot un cylindre de soufflage gtant associé & chaque contact fixe auxiliaire.Comme les contacts fixes et mobiles sont disposés dans l'air, des distances relativement importantes doivent être ménagées entre les contacts respectifs des différentes phases et entre ces contacts et la masse, o. qui augmente encore les dimensions de 1'appareil. Par ailleurs, on a déa propos des appareils de commutation, notamment des disjoncteurs, dont les contacts sont placés dans un boftier étanche rempli d'un fluide isolant, notamment une huile isolante. Dans les appareils de commutation Qe ce dernier type il nty a pas t propre-rit parler soufflage de l'arc électrique de coupure. L'huile isolante est simplement vaporisée et décomposée au contact de l'arc électrique et les produits de décomposition sont à leur tour échauffés.L'accroissement rapide de la pression et les tourbillons et écoulements qui en résultent tendent à faire croftre rapidement la tension d'arc, de manière à réduire à la fois la valeur du courant parcourant l'arc et la valeur de la tension transitoire de réta blissement. ou fait que l'huile isolante présente une rigidité diélectrique plus grande que l'air, les distances d'isolement entre les différentes phases peuvent être plus faibles que dans l'air, si bien qu'il est possible de réaliser des appareils de commutation plus compacts.Toutefois, les appareils de commutation & coupure dans l'huile présentent des dangers d'explosion et d'incendie i cause de la décomposition de l'huile par les arcs électriques, et ils nécessitent donc la présence de dispositifs de sécurité0 La présente invention vise essentiellement à remédier aux inconvénients présentés par les appareils de commutation antérieurement connu, enfournissantuntel apparsil de commutation avec soufflage de l'arc électrique de coupure par un gaz isolant comprimé, qui peut être réalisé sous une forme extrêmement compacte et qui ne nécessite qu'un petit nombre d'éléments pour sa réalisation0 A cet effet, l'appareil de commutation selon la présente invention est caractérisé en ce que le contact mobile est monté coaxialement dans un cylindre mobile, au voisinage d'une extrémité de celui-ci, ce cylindre pouvant coulisser sur un piston monté en position fixe derrière le contact mobile par rapport au contact fixe, de façon à ménager une chambre remplie de gaz isolant entre le piston et le contact mobile, un passage mettant en communication cette chambre avec la zone du contact mobile, qui vient en contact avec le contact fixe. Suivant une réalisation préférée de la présente in rietion, le contact mobile et le contact fixe peuvent Outre disposés de manière connue en soi dans un bottier étanche rempli d'un gaz isolant. Le cylindre mobile peut être avantageusement réalisé enune matièreisdantef et le contact mobile peut cou3lssar sur une tige conductrice fixe, servant d'amenée ou de départ de courant, avec laquelle il est en permanence en contact électrique et qui s'étend ooaxialement au contact fixe, le piston étant monté sur ladite tige conductrice. Dans ces conditions, le cylindre en matière isolante peut comporter latéralement un logement propre à recevoir une extrémité- d'un bras de commande.En outre, à son extrémité portant le contact mobile, le cylindre peut avantageusement comporter une livre isolante, qui s'étend au-delà du contact mobile et qui entoure avec un faible jeu radial le contact fixe asso cié. Lorsque l'appareil de commutation comporte plusieurs contacts fixes et un; nombre égal de contacts mobiles, un cylindre mobile en matière isolante peut être associé à chaque contact mobile, chaque cylindre mobile pouvant coulisser sur un piston fixe respectif. Dans ces conditions, les cylindres mobiles peuvent être avantageusement formés dans uné mtme pièce en résine moulée. Grace à un tel agencement, chaque cylindre mobile remplit å la fois les fonctions d'écran, de cylindre de soufflage, de support de contact mobile, de chambre de coupure et de porte buse pare-étincelles. Le guidage du ou des cylindres est en partie assuré par le ou les pistons et en partie par les propres conducteurs de l'interrupteur, et il suffit de prévoir une unique commande pour déplacer simultanément tous les cylindres et, par conséquent, tous les contacts mobiles. Aucune commande additionnelle n'est nécessa- re pour actionner le ou les pistons de soufflage, puisque ceux-ci sont fixes et que ce sont les cylindres qui sont mobiles et qui jouent à la foins, comme on l'a vu plus haut, le- rôle de porte contact mobile et de cylindre de soufflage. On donnera maintenant une description détaillée de la présente invention en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels t La figure 1 est une vue en partie en élévation et en partie en coupe verticale d'un appareil de commutation conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. L'interrupteur triphasé représenté sur les figures 1 et 2 comporte un bottier 1 rempli d'un gaz isolant comprimé par exemple de l'hexafluorure de soufre (si6). Ce bottier 1 est composé de deux coquilles 2 et 3 respectivement supérieure et inférieure, en une matière isolante, par exemple en une résine moulée. Les deux coquilles 2 et 3 sont respectivement pourvues de brides 2a et 3a permettant leur assemblage au moyen de vis (non montrées), comme schématisé par le trait mixte 4. Un Joint d'étanchéité 5 est interposé entre les deux brides 2a et 3a. L'interrupteur comporte en outre trois contacts fixes 6 et trois contacts mobiles 7. Chaque contact fixe 6 est réalisé sous la forme d'un conducteur cylindrique, dont la partie supérieure se dresse verticalement à partir du fond de la coquille 3 dt dont la partie inférieure, coudée horizontalement, est noyée dans la masse de résine formant le fond de la coquille 3 et se termine dans une borne de raccordement 8 (figure 2). Comme le montre plus particulièrement la figure 1 chaque contact mobile 7, du type embrochable, est réalisé sous la forme d'une tulipe qui est fixée à son extrémité supérieure, par exemple par encliquetage, à l'intérieur d'une douille 9 en matière isolante, qui entoure coaxialement la tulipe 7 avec un Jeu radial suffisant pour permettre le débat tement radial des branches flexibles de la tulipe lorsque celle-ci vient s'embrocher sur le contact fixe 6. La douille isolante 9 est elle-même fixée coaxialement à l'intérieur d'un cylindre 10 en matière isolante, au voisinage d'une extrémité de ce cylindre. Un cylindre 10 est associé à chaque contact mobile 7, et les trois cylindres 10 sont formés dans une unique pie ce 11 en résine moulée. Chaque tulipe 7 peut coulisser sur une tige conductrice fixe respective 12, servant d'amenée ouded de courants avec laquelle elkest en permanence en contact électrique. Chaque tige conductrice 12 est réalisée sous la forme d'un conducteur cylindrique, dont la partie inférieure s'étend verticalement à partir du dessus de la coquille 2 et est-coaxialement alignée avec un conducteur fixe respectif 6, et dont la partie supérieure est noyée dans la masse de résine formant le dessus de la coquille 2 et aboutit à une borne de raccordement. Chaque cylindre 10 peut coulisser sur un piston 13 monté en position fixe à l'intérieur du bottier 1o Plus précisément, chaque piston 13 est monté sur l'une des tiges conductrices 12, derrière la tulipe 7 par rapport au contact fixe associé 6, ménageant ainsi à 1'intérieur du cylindre 10 une chambre 14, remplie de gaz isolant, entre le piston 13 et la tulipe 7. Plusieurs ouvertures 15 sont prévues dans la paroi périphérique de la douille isolante 9 afin de mettre en communication la chambre 14 avec la zone de la tulipe 7 qui vient en contact avec le contact fixe 6.A titre de variante, à la place des ouvertures 152 on pourrait prévoir des conduits formés longitudinalement et radialement dans la tige conductrice 12o A son extrémité infétieure, chaque cylindre 10 comporte une lèvre en matibre isolante, servant de buse pare-étin celles, qui s'étend au-delà de la tulipe 7 et qui, dans la position de fermeture de l'interrupteur représenté sur la figure 1 entoure avec un faible Jeu radial le contact fixe 6 associé à la tulipe 7. Comme le montre la figure 1, l'un des cylindres 10 présente sur sa paroi latérale une sorte de bossage 17, dans lequel est formé un logement 18 destiné à recevoir l'une des extrémités d'un bras de commande 19 faisant partie d1un mécanisme de commande permettant d'actionner ltéquipage mobile de l'interrupteur, constitué par la pièce 11 en résine moulée, qui porte les trois tulipes 7.L'autre extrémité du bras de commande 19 est montée à rotation libre sur un axe 20 et le mécanisme de commande peut comporter en outre un dispositif à genouillère constitué par un bras de manoeuvre 21, qui est fixé rigidement à un arbre de commande 22, et par une biellette 23, dont les extrémités sont respective ment articulées sur les bras 19 et 21. L'équipage mobile de l'interrupteur est guidé en partie par les propres conducteurs de l'interrupteur et en partie par les pistons 13. Afin d'améliorer encore le guidage de l'équipage mobile au moins l'un des trois cylindres 10 par exemple le cylindre du milieu vu dans la figure 22 est prolongé à son extrémité opposée à celle portant la tulipe 9 et peut coulisser sur la périphérie d'une collerette fixe de guidage 24 qui est espacée axialement du piston fixe 13 et qui est montée coaxialement sur la tige conductrice 12 comme montré dans la figure 1. L'interrupteur qui a été décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante. L'interrupteur étant dans la position fermée représentée sur la figure 1 la coupure du courant s'obtient en actionnant l'unique mécanisme de commande 19 à 232 par exemple en tournant dans le sens contraire des aiguil- les d'une montre une poignée de manoeuvre (non montrée) reliée à l'arbre de commande 22. Ceci a pour effet de soulever ltéqulpage mobile 11. Le gaz isolant est donc comprimé dans les chambres 14 par les pistons fixes 13, et il est chassé par les orifices 15 afin de souffler les arcs dlectri- ques qui se forment entre les tulipes 7 et les contacts fixes 6 au moment de la rupture du contact. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, la présente invention fournit un interrupteur particulièrement simple et compacts ne nécessitant qu'un petit nombre dtéléments pour sa réalisation et pour sa commande, tout en assurant un soufflage efficace des arce électriques de coupure. Bien que la présente invention ait été décrite cidessus en faisant référence à un interrupteur triphasé, il va de soi qu'elle pourrait également entre appliquée à d'autres appareils de commutation notamment des disjoncteurs. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS il--a--e---- 10 Appareil de commutation avec soufflage de l'arc lectrique de coupure par un gaz isolant comprimé, du type comportant au moins un contact fixe et au moins un contact mobile embrochable, aligné coaxialement avec le contact fixe, caracté risé en ce que le contact mobile 7 est monté coaxialement dans un cylindre mobile 10, au voisinage d'une extrémité de celui-ci, ce cylindre 10 pouvant coulisser sur un piston 13 monté en position fixe derrière le contact mobile 7 par rapport au contact fixe 6, de façon à ménager une chambre 14 remplie de gaz isolant entre le piston 13 et le contact mobile 7, un passage 15 mettant en communication cette chambre 14 avec la zone du contact mobile 7 qui vient en contact avec le contact fixe 6. 20 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mobile 7 et le contact fixe 6 sont disposés de manière connue en soi dans un boftier étanche 1 rempli d'un gaz isolant0 30 Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le cylindre mobile 10 est en matière isolante, et en ce que le contact mobile 7 peut coulisser sur une tige conductrice fixe 12 servant d'amenée ou de départ de courant, avec laquelle il est en permanence en contact électrique et qui est coaxialement alignée avec le contact fixe 6, le piston 13 étant monté sur ladite tige conductrice. 40 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cylindre 10 comporte latéralement un logement propre à recevoir-une extrémité d'un bras de commande 19. 50 Appareil selon la revendication 3 ou 49 comportant plusieurs contacts fixes et un nombre égal de contacts mobiles, caractérisé en ce qu'un cylindre mobile 10 en matière isolante est associé à chaque contact mobile 7, chaque cylindre mobile 10 pouvant coulisser sur un piston respectif 13, et en ce que les cylindres 10 sont formés dans une même pièce 11 en résine moulée. 60 Appareil selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'au moins l'un des cylindres 10 est prolonge à son extrémité opposée à celle portant le contact mobile 7 et peut coulisser sur la périphérie d'une collerette fixe de'guidage 242 espacée axialement du piston fixe 13. 70 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque cylindre 10 compor te à son extrémité portant le contact mobile 7 une lèvre isolante 16 qui s'étend au-delà du contact mobile 7 et qui entoure avec un faible Jeu radial le contact fixe associé 6.