Brevet FR2408906A1 — publié le 19790608

L'invention est relative à une chambre d'extinction d'un arc électrique pour appareil de coupure à haute tension, logée dans une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, et comprenant - une paire de contacts allongés coaxiaux susceptibles de se séparer par coulissement axial pour tirer un arc dans une zone de coupure, - un dispositif à autosoufflage comprenant un ensemble piston cylindre délimitant une chambre d'aspiration de volume pistonnable en fonction de la course du contact mobile, - et des voies d'admission et d'échappement faisant communiquer ladite chambre respectivement avec la zone de coupure et I 'enve- loppe telles que la dépression, engendrée dans la chambre d'aspiration lors de la séparation des contacts, creé un écoulement de gaz de soufflage pour l'extinction de l'arc dans la zone de coupure. Selon un disjoncteur connu du genre mentionné, la chambre d'aspiration est en communication permanente avec les voies d'admission et d'échappement. Cet agencement diminue le volume de gaz de soufflage aspiré de la zone de coupure vers la chambre lors de l'ouverture du disjoncteur et risque de refouler une partie du gaz d t échappement vers la voie d'admission lors de la fermeture du disjoncteur. La voie d'admission est généralement constituée par le canal interne du contact mobile tubulaire, et la présenee d'un filtre dans ledit canal risque de perturber lté- coulement gazeux durant la coupure de l'arc. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités, et de réaliser un dispositif à autosoufflage perfectionné dotée'une chambre d'aspiration à dépression importante lors de l'ouverture des contacts, l'ensemble du gaz étant réinjecté vers l'enveloppe durant la fermeture des contacts après passage dans un filtre agence dans la voie d'échappement. La chambre d'extinction selon l'invention est caractérisée par le fait qu'un filtre est logé dans la voie d'échappement, et qu'un organe obturateur coopère avec le dispositif à autosoufflage pour assurer lors de l'ouverture de l'appareil, l'obturation de la voie d'échappement appropriée à l'aspiration et au stockage du gaz de soufflage dans la chambre d'aspiration en communication avec la voie d'admission, et lors de la fermeture de l'appareil, l'obturation de la voie d'admission et la communication de la chambre avec la voie d'échappement entratnant le refoulement par compression du gaz vers l'enveloppe après passage dans le filtre de retenue des impuretés. Selon une caractéristique de l'invention, ledit organe obturateur comporte un premier clapet unidirectionnel dans la voie d'admission et un deuxième clapet unidirectionnel dans la voie d'échappement, lesdits premier et deuxième clapets étant respectivement ouvert et fermé lors de la course d'ouverture du contact mobile, et inversement fermé et ouvert durant la course d'enclenchement. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite voie d'échappement est dotée d'un orifice ménagé dans le piston et coopérant avec ledit deuxième clapet pour assurer la communication ou l'isolement de la chambre avec l'enveloppe respectivement durant la fermeture et l'ouverture de l'appareil. Selon un développement de l'invention, ledit organe obturateur comporte un clapet bidirectionnel à double effet intercalé entre les voies d'admission et d'échappement et susceptible d'occuper deux positions stables adaptées à la communication de ladite chambre avec l'une desdites voies. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de trois modes de mise en oeuvre de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue partielle schématique en coupe axiale d'un disjoncteur équipé d'un dispositif à autosoufflage à dépression, représenté en position d'ouverture des contacts; les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1 de deux variantes de réalisation. En référence à la figure 1, chaque parole du ditoncteur haute tension comporte un dispositif à autosoufflage 10 à dépression logé dans une enveloppe 11 étanche cylindrique remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, notamment de l'hexa- fluorure de soufre. Le contact mobile 12 tubulaire est actionné entre les positions d'ouverture et de fermeture par une tige de commande 14 en matériau isolant, et coopère avec un contact glissant 16 fixe du type à pinces, qui enserre circqnférentiellement le contact mobile 12 durant la totalité de son déplacement en translation le long de l'axe XX'.Le dispositif à autosoufflage 10 entoure coaxialement le contact mobile 12 et comprend un cylindre 18 rixe à l'intérieur duquel coulisse un piston 20 solidaire du contact mobile 12 pour délimiter une chambre d'aspiration 22 de volume variable en fonction de la course du contact 12. Cette chambre 22, agencée entre le piston 20 et une paroi 24 fixe support du contact glissant 16, communique avec le conduit 26 axial interne du contact mobile 12 par une ouverture 28 de passage ménagée dans ce dernier, et se trouve ainsi en liaison avec la zone de coupure 30 où estengendré l'arc -lors dé la séparation des contacts mobile 12 et fixe (non représe-é). -Un premier clapet anti-retour 32 associé à un ressort de rappel 34, est logé dans le conduit 26 du contact 12, et assure le passage unidirectionnel d'un écoulement gazeux de ta zone de coupure 30 vers la chambre d'aspiration 22 lors de l'ouverture du disjoncteur.Le clapet 32 est sollicité en position d'obturation pendant la phase de fermeture des contacts en empochant tout refoulement de gaz en sens inverse de l'écoulement de soufflage. La chambre 22 comporte un orifice d'aspiration 36 formée par l'extrémité du contact mobile 12 creux venant en aboutement avec le contact fixe en position de fermeture, et un orifice d'échappement 38 faisant communiquer la chambre 22 avec l'espace interne de l'enveloppe 11. L'orifice 38 d'échappement ménagé dans le piston 20 sert de logement à un filtre 40, qui retient les impuretés en provenance de la zone de coupure 30.Un deuxième clapet anti-retour 42 est associé à a chambre. d'aspiration 22 de manière à obturer~ltorifice d'échappement 38-durant l'ouverture du disjoncteur et à libérer ledit ori fice -3?' pendant la fermeture pour chasser le gaz de la chambre 22 vers l'enveloppe 11. Le ressort de rappel 44 du clapet 42 prend appui 'sur une-extension 46 radiale du piston 20. Le fonctionnement du dispositif à autosoufflage 10 à dépression selon la figure 1 est le suivant Lors de l'ouverture du disjoncteur à la suite d'un défaut dans le réseau à protéger, le contact mobile est actionné vers le bas selon la flèche F par la tige 14, et un arc est tiré dans la zone de coupure 30. La dépression engendrée dans la chambre d'aspiration 22 provoque un écoulement gazeux de SF6 depuis la zone 30 vers la chambre 22 par l'intermédiaire de l'ouverture 28, de manière à assurer le soufflage axial de l'arc. Le premier clapet dans le conduit 26 d'aspiration est ouvert tandis que le deuxième clapet 42, actionné par la pression supérieure dans l'enveloppe 11, obture l'orifice d'échappement 38 de la chambre 22, qui accumule ainsi tout le volume du gaz de soufflage.Après l'extinction de l'arc, intervient la refermeture du disjoncteur par la translation vers le haut de la tige 14 et du contact mobile 12. Le volume de gaz compris dans la chambre 22 est comprimé par la montée du piston 20 entraenant simultanément l'obturation du conduit 26 par fermeture du premier clapet 32, et la communication de la chambre 22 avec l'enveloppe 11 par ouverture du deuxième clapet 42. Les gaz de soufflage sont alors expulsés vers l'enveloppe ll à travers le filtre 40 de retenue des impuretés. On remarque que la présence du filtre 40 au voisinage de l'orifice d'échappement 38 n'entrave pas l'écoulement gazeux dans le conduit 26 d'aspiration pendant la coupure de l'arc intervenant lors de l'ouverture du disjoncteur. La variante de réalisation illustrée à la figure 2, utilise les mêmes repères pour désigner des pièces identiques ou analogues. Les clapets 32 et 42 unidirectionnels de la figure 1 sont remplacés par un clapet 48 unique bidirectionnel à double effet comprenant une première face active 48a coopérant lors de la fermeture du disjoncteur avec le contact mobile 12 pour l'obtura- tion du conduit 26 d'aspiration, et la liaison de l'orifice d'échappement 38 avec la chambre 22 par l'ouverture de passage 28, et une deuxième face active 48b prenant appui en position d'ouverture du disjoncteur sur un trou 50 axial du piston 20 pour assurer l'obturation de l'orifice d'échappement 38 et la communication du conduit 26 avec la chambre d'aspiration 22 par l'intermédiaire de l'ouverture 28. te filtre 40 est disposé dans l'orifice d'échappement 38 entre la tige 14 et le piton 20. Le fonctionnement du dispositif selon la figure 2 découle de la desci-ption précédente et il suffit de rappeler que lors de ltouverture du disjoncteur, la dépression dans la chambre d'aspiration 22, due à la descente du piston 20 vers le bas, provoque la venue en engagement du clapet 48 sur le trou 50 approprié à un écoulement gazeux de la zone de coupure 30 vers la chambre 22 par l'intermédiaire du conduit d'aspiration 26 et de l'ouverture de passage 28. Cet écoulement assure le soufflage axial de l'arc jusqu'à son extinction. La fermeture du disjoncteur par translation ascendante de la tige 14 et du piston 20 engendre une compression du gaz dans la chambre 22. Le ressort de rappel du clapet 50 sollicite ce dernier en position d'obturation du conduit d'aspiration 26. L'ori fiee d'échappement 38 est ainsi mis en communication avec la chambre 22, et le gaz est chassé dans l'enveloppe 11 après passage dans l'ouverture 28 et le filtre 40. Selon le mode de réalisation de la figure 3, le clapet 32 d'admission du gaz est agencé dans le conduit 26 entre l'ori- fice d'aspiration 36 et la chambre 22. Le clapet 42 d'échappement du gaz est logé dans un compartiment auxiliaire 52 ménagé entre deux parois fixes 24, 54 espacées le long de l'axe XX', et coopère avec l'orifice 38 d'échappement percé dans la paroi 54. Une ouverture 56 est prévue dans le cylindre 18 fixe pour l'éjection du gaz vers l'enveloppe 11 lors de la fermeture du disjoncteur. Le filtre 40, intercalé dans le compartiment 52 entre le clapet 42 d'échappement et l'ouverture 56, retient après coupure de l'arc les impuretés présentes dans le gaz de soufflage. Le fonctionnement du dispositif à autosoufflage à dépression selon la figure 3, est identique à celui décrit en référence à la figure 1. L'invention n1 est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés au dessin annexé, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques. REVENDICATIONS 1. Chambre d'extinction d'un arc électrique pour appareil de coupure à haute tension, logée dans une enveloppe étanche remplie de gaz isolant à haute rigidité diélectrique, et comprenant - une paire de contacts allongés coaxiaux susceptibles de se séparer par coulissement axial pour tirer un arc dans une zone de coupure, - un dispositif à autosoufflage comprenant un ensemble piston cylindre délimitant une chambre d'aspiration de volume pistonnable en fonction de la course du contact mobile, - et des voies d'admission et d'échappement faisant communiquer ladite chambre respectivement avec la zone de coupure et l'enve- loppe telles que la dépression, engendrée dans la chambre d'aspiration lors de la séparation des contacts, crée un écoulement de gaz de soufflage pour l'extinction de l'arc dans la zone de coupure, caractérisée par le fait qu'un filtre est logé dans la voie d'échappement, et qu'un organe obturateur coopère avec le dispositif à autosoufflage pour assurer lors de l'ouverture de l'appareil l'obturation de la voie d'échappement appropriée à l'aspiration et au stockage du gaz de soufflage dans la chambre d'aspiration en communication avec la voie d'admission, et lors de la fermeture de l'appareil, l'obturation de la voie d'admission et la communication de la chambre avec la voie d'échappement entraenant le refoulement par compression du gaz vers l'enveloppe après passage dans le filtre de retenue des impuretés. 2. Chambre d'extinction selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite voie d'admission est formée par le conduit interne du contact mobile tubulaire, et que l'organe obturateur est sensible à la différence de pression entre chambre et enveloppe. 3. Chambre d'extinction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit organe obturateur comporte un premier clapet unidirectionnel dans la voie d'admission et un deuxième clapet unidirectionnel dans la voie d'échappement, lesdits premier et deuxième clapets étant respectivement ouvert et fermé lors de la course d'ouverture du contact mobile, et inversement fermé et ouvert durant la course d'enclenchement. 4. Chambre d'extinction selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ladite voie d'admission comprend un orifice d'aspiration formé par l'extrémité du contact mobile creux coopérant avec le contact fixe en position de fermeture de l'appareil, et que ledit premier clapet est logé dans ledit conduit au voisinage du piston en étant séparé axialement de l'orifice d'admission par une distance prédéterminée. 5. Chambre d'extinction selon la revendication 9 ou 4, caractérisée par le fait que ladite voie d'échappement est dotée d'un orifice ménagé dans le piston et coopérant avec ledit deuxième clapet pour assurer la communication ou l'isolement de la chambre avec l'enveloppe respectivement durant la fermeture et l'ouverture de l'appareil. 6. Chambre d'extinction selon la revendication 3 ou 4, caractérisée par le fait qu'un compartiment auxiliaire, séparé de ladite chambre d'aspiration par une cloison fixe intermédiaire, sert de logement au filtre et au deuxième clapet coopérant avec un orifice d'échappement percé dans ladite cloison. 7. Chambre d'extinction selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisée par le fait qu'une ouverture de passage est rnéna- gée dans le contact mobile tubulaire entre ledit premier clapet d'admission du gaz et ladite chambre d'aspiration. 8. Chambre d'extinction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit organe obturateur comporte un clapet bidirectionnel à double effet intercalé entre les voies d'admission et d'échappement et susceptible. d'occuper deux positions stables adaptées à la communication de ladite chambre avec l'une desdites voies. 9. Chambre d'extinction selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ledit clapet, monté à translation limi tde en,trelesdites positions dans le conduit interne du contact mobile tubulaire, comprend une première face active pour l'obtura- tion de la voie d'admission et la communication de la chambre avec la voie d'échappement, et une deuxième face active pour l'obtura- tion de la voie d'échappement et la communication de la chambre avec la vote d'admission, respectivement lors de la fermeture et de l'ouverture de l'appareil. 10. Chambre d'extinction selon la revendication 9, caractérisée par le fait que ladite voie d'échappement comporte une tubulure en liaison avec un trou axial du piston, ledit trou étant obturé par la deuxième face du clapet lors de la séparation des contacts.