Brevet FR2369673A1 — publié le 19780526

La présente invention concerne un appareil électrique de coupure, notamment un disjoncteur, à auto-soufflage de l'arc énec- trique de coupure par un gaz, du type comportant une chambre d'ex extinction remplie d'un gaz isolant et subdivisée par une cloison -isolante de séparation en une chambre de détente et en une chambre de compression, qui renferme un contact fixe, une tige de contact mobile pouvant coulisser dans un trou de la cloison de séparation et pourvue d'un alésage axial et d'orifice radiaux propres à mettre les deux chambres en communication après une course d'ouverture déterminée de la tige de contact mobile, une première électrode auxiliaire annulaire espacée axialement du contact fixe et reliée électriquement à celui-ci, et une deuxième électrode auxiliaire servant de relais pour ltarc électrique de coupure entre la première électrode et la tige de contact mobile. Des disjoncteurs de ce type ont déjà été proposés par exem ple-dans demande de brevet français n 75.25172 publiée sous le numero 2--2-8?- , et dans la demande de brevet français n 76.31503 déposée le 20 Octobre 1976 au nom de la Demanderesse et ayant pour titre : "Appareil électrique de coupure à auto-soufflage de l'arc électrique de coupure par un gaze Dans les appareils-de ce type, l'énergie mise en jeu pour la coupure du courant dépend évidemment de l'intensité de l'arc, donc du mourant à couper Il s'ensuit que la coupure des faibles courants est plus difficile parce que la pression des gaz qui sont comprimés par échauffement par l'arc de coupure dans la chambre decompression, est faible. C'est ainsi que le disjoncteur décrit dans la demande de brevet français susmentionné n 2 282 711 est bien adapté pour la coupure des courants de forte intensité, mais il est mal adapté pour la coupure des courants de faible intensité.Par contre, le disjoncteur décrit dans la demande de brevet français susmentionnée no 76 31503 est bien adapté pour la coupure des courants de faible intensité et aussi de forte intensitéS mais dans ce dernier cas la pressior des gaz comprimés dans la chambre de compression peut atteinre des valeurs importantes, qui nécessitent un renforcement de l'enveloppe isolante du disjoncteurs. La présente invention a donc essentiellement pour but. de fournir un appareil de coupure du type indiqué plus haut, qui soit bien adapté pour la coupure des courants faibles comme des courants forts. A cet effet, l'appareil électrique de coupure selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens permettant de faire varier le volume de la chambre de compression en fonction de la pression du gaz dépendant de l'intensité du courant à couper. Suivant une première forme d'exécution de la présente invention, il est prévu une deuxième cloison isolante de séparation, qui est également pourvue d'un trou central dans lequel peut coulisser la tige de contact mobile, et qui est espacée axialement de la première cloison dans la direction d'ouverture de la tige de contact mobile, et la première cloison peut présenter au moins un orifice muni d'un clapet maintenu fermé par exemple par un ressort taré, de telle façon que le clapet ne puisse s'ouvrir qu a une pression déterminée. La chambre de compression est réalisée de manière à présenter au repos un volume relativement faible.Ainsi, lorsque l'intensité du courant à couper est faible, la pression peut s'accroître dans la chambre de compression jusqu a une valeur suffisante pour permettre au gaz comprimé d'éteindre l'arc secondaire qui s'établit entre la seconde électrode et la tige de contact mobile. lorsque l'intensité du courant à couper est forte et que la pression dans la chambre de compression dépasse la pression déterminée susmentionnée, une partie des gaz chauds comprimés peut stéehapsar à travers les clapets dans le volume situé entre les deux cloisons isolantes, ces gaz venant ensuite renforcer le soufflage de l'arc électrique secondaire. Suivant une autre forme d'exécution de la présente invention, qui peut d'ailleurs être combinée avec la première forme d'exécution ci-dessus, la première cloison, équipée ou non de clapets tarés, peut coulisser axialement en direction de la seconde cloison sous l'effet de la pression des gaz dans la chambre de compression contre l'action d'un ressort taré. Lorsque les deux formes d'exécution ci-dessus sont combinées, le ressort taré associé à la cloison mobile est de préference agencé pour céder avant le ressort taré associé au clapet. On donnera maintenant une description détaillée de ces deux formes d'exécution de la présente invention, données à titre dlexemv ple purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe verticale de la chambre d'extinction d'un appareil de coupure, notamment un disjoncteur, conforme à une première forme d'exécution de la présente invention, la tige de contact mobile étant représentée en position de ferme ture Les figures 2 à 4 sont des vues similaires à la figure 1 montrant la même chambre d'extinction à divers stades d'ouverture de la tige de contact mobile. la figure 5 est une vue en coupe verticale de la chambre d'extinction d'un appareil de coupure conforme à une deuxième forme d'exécution de la présente invention. La figure 6 est une vue en coupe montrant une variante de la- forme d'exécution de la figure 5. Dans ce qui va suivre, la présente invention sera décrite dans son application à un appareil électrique de coupure, notamment un disjoncteur, du type plus particulièrement décrit dans la demande de brevet en France susmenfionnée de la Demanderesse n0 76.31503,--dont la description est incorporée a la présente description. Dans l'ensemble, la chambre d'extinction représentée sur les figures 1 à 4 est pratiquement identique à celle décrite dans la demande de brevet en France susmentionnée de la Demanderesse. Elle en diffère seulement en ce qu'il est prévu une deuxième cloison isolante de séparation 30, qui est pourvue en son centre d'un trou 31 dans lequel peut coulisser avec un faible jeu radial la tige de contact mobile t4,- et qui est espacée axialement de la première cloison de séparation 5 dans la direction d'ouverture de la tige de contact mobile 14. il est ainsi ménagé entre les deux cloisons 5 et 30 une chambre additionnelle 32 entre la chambre de compression 6 et la chambre de détente 7.En outre, la cloison de séparation 5 comporte des orifices 33 munis chacun d'un clapet 34 sollicité par un ressort taré (non montré), qui maintient-normaie- ment le clapet associé 34 dans une position fermée et qui permet l'ouverture de ce clapet seulement lorsque la pression dans la chambre de compression 6 atteint une valeur prédéterminée. Quant le courant à couper possède une faible intensité, le fonctionnement du disjoncteur représenté sur la figure 1 est le même que celui du disjoncteur décrit dans la demande de brevet français susmentionnée de la Demanderesse; Brièvement, quand la tige de contact mobile 14 est dans la position représentée sur la figure 2, il se forme un arc primaire 27 entre les deux électrodes annulaires 12 et 18. Sous l'influence du champ magnétique crée par la bobine 11, qui est alors parcourue par le courant à couper, l'arc primaire 27 est chassé radialement vers l'extérieur et aug- mente de longueur tout en tournant, augmentant ainsi par échauffement la pression du gaz continu dans la chambre de compression 6, laquelle est pratiquement obturée, aux jeux près, par la cloison de séparation 5 et par le plot central obturateur 13.Dès que la tige de contact mobile 14 sort de la seconde-électrode annulaire 18, un arc secondaire 28 s'établit entre cette électrode 18 et l'extrémité supérieure de la tige de contact mobile 14. Quand celle-ci arrive dans la position représentée sur la figure 3, l'arc secondaire 28 est alors soufflé et l'extinction se fait. En effet, à ce moment, la pression des. gaz comprimés dans la chambre de compression 6 est suffisante pour assurer le soufflage de l'arc secondaire car le volume de cette chambre 6 est relativement faible (les clapets 34 étant restés fermés), et les gaz comprimés peuvent déjà s'échapper vers la chambre de détente .7 à travers le trou axial 16 et les orifices radiaux 17 de la tige de contact mobile 14, qui sont déjà au niveau de la chambre de détente 7. Si le courant à couper présente une forte intensité, la pression des gaz comprimés dans la chambre de compression 6 s'élève à une valeur supérieure à la pression déterminée susmentionnée. Les clapets 34 s'ouvrent, mettant en service la chambre additionnelle 32 comme montré sur la figure 4. Dans ces conditions, les gaz comprimés qui suivent le trajet indiqué par les flèches F s'ajoutent au gaz comprimé suivant le trajet indiqué par les flèches G pour souffler et éteindre l'arc secondaire 28 lorsque la tige de contact mobile 14 arrive dans la position représentée sur la figure 4. La chambre d'extinction représentée sur la figure 5 diffère de celle représentée sur les figures 1 à 4 par le fait que la première cloison isolante 5 n'est plus fixe mais peut, sous l'effet de la pression des gaz comprimés par échauffement dans la chambre de compression 6, coulisser à l'intérieur de l'enveloppe isolante 1 en direction de la seconde cloison isolante 30 contre l'action d'un ressort taré 35 interposé entre les cloisons 5 et 30. Le ressort 35 est agencé pour céder lorsque la pression dans la chambre de compression 6 dépasse une valeur prédéterminée.Le fonctionnement du disjoncteur représenté sur la figure 5 est le même que celui du disjonceur représenté sur les figures 1 à 4, à part que, dans le cas oU il s'vagit de couper un courant de forte intensité, le volume de la chambre de compression 6 augmente progressivement sous l'effet de la pression lorsque celle-ci dépasse ladite valeur prédéterminée, et que les gaz chauds comprimés de soufflage ne pas- sent pas dans la chambre 32. En outre, en se rapprochant de la cloison 30, la cloison 5 comprime les gaz contenus dans la chambre 52 et les gaz ainsi comprimés s'ajoutent aux gaz chauds comprimés en provenance de la chambre de compressitn 6 pour souffler l'arc secondaire 28. Suivant la variante de réalisation montrée sur la figure 6, il est possible de se passer de la cloison 30 qui peut être remplacée par une bague 36 de diamètre intérieur plus grand, servant simplement de butée axiale pour le ressort 35. Dans ce cas, cependant, on perd le bénéfice du soufflage additionnel par les gaz comprime's dans la chambre 32 (figure 5) lorsqu'il s'agit d9 couper un courant de forte intensité. Bien que la description qui précède se réfère plus particulièrement à un disjoncteur du type de celui décrit dans la demande de brevet en France susmentionnée de la Demanderesse, il va de soi que la présente invention peut etre aussi bien appliquée à d'autres modèles de disjoncteurs, comme par exemple celui décrit dans la demande de brevet en France publiée sous le numéro 2 282 711. Dans ce cas, la cloison fixe avec orifices munis de clapet taré ou la cloison mobile sollicitée par un ressort taré sera placée entre l'électrode annulaire et la cloison déjà existante. il est du reste bien entendu que diverses modifications peuvent être apportées aux formes d'exécution de la présente invention qui ont été décrites ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. - R E V E N I) i C -A T i 0 N S - 1. Appareil électrique de coupure, notamment un disjoncteur, à auto-soufflage de l'arc électrique de coupure par un gaz, du type comportant une chambre d'extinction remplie d'un gaz isolant et subdivisée parure cloison isolante de séparation en une chambre de détente et en une chambre de compression, qui renferme un contact fixe, une tige de contact mobile pouvant coulisser dans un trou de la cloison de séparation et pourvue d'un alésage axial et d'orifices radiaux propres à mettre les deux chambres en communication après une course d'ouverture déterminée de la tige de contact mobile, une première électrode auxiliaire annulaire espacée axialement du contact fixe et reliée électriquement à celui-ci, et une deuxième électrode auxiliaire servant de relais pour l'arc électrique de coupure entre la première électrode et la tige de contact mobile, caractérisé ep ce qu'il comprend en outre des moyens 53, 34; 5, 35 permettant de faire varier le volume de la chambre de compression 6 en fonction de la pression du gaz dépendant de 1'intensité du courant à couper. 2. Appareil selon la revendication 1, caracterisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième cloison isolante de séparation 30, qui est également pourvue d'un trou central 31 dans lequel peut coulisser la tige de contact-mobile 14, et qui est espacée axialement de la première cloison 5 dans la direction d'ouverture de la tige de contact mobile 14, et en eue que la première cloison 5 présente au moins un orifice 33 muni d'un clapet 34 s'ouvrant à une pression déterminée. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une deuxième cloison isolante de séparation 30, qui est également pourvue d'un trou central 31 dans lequel peut coulisser la tige de contact mobile 14, et qui est espacée axialement de la première cloison 5 dans la direction d'ouverture de la tige de contact mobile 14, et en ce que la première cloison 5 peut coulisser axialement en direction de la seconde cloison 30 sous l'effet de la pression des gaz dans la chambre de compression 6 contre l'faction d'un ressort taré 35. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première cloison 5 présente au moins un orifice 33 muni d'un clapet 34 s'ouvrant à une pression déterminée. 5 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison 5-peut coulisser axialement dans la direction d'ouverture de la tige de contact mobile 14 sous l'effet de la pression des gaz dans la chambre de compression 6 contre l'action d'un ressort taré 35.