Brevet FR2444333A1 — publié le 19800711

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Louis DIASPARRA, André GIBOULET, Aimé BADON et Jean-Yves BERTHONNIER, est relative à un interrupteur à autosoufflage comprenant une enveloppe tubulaire étanche de logement d'un contact fixe et d'un contact mobile tubulaire associé, disposés axialement et commandés par une tige coulissante de commande d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur, un ensemble de compression d'un gaz de soufflage d'un arc tiré lors de la séparation desdits contacts à l'ouver- ture de l'interrupteur, ledit ensemble comportant un élément cylindre et un élément piston, mobiles l'un par rapport à l'autre, ledit piston délimitant dans ledit cylindre deux chambres de volumes variables, une première chambre de volume décroissant à l'ouverture de l'interrupteur pour comprimer ledit gaz de soufflage, et une deuxième chambre de volume croissant. Un interrupteur connu du genre mentionné fait usage de la dépression engendrée à l'arrière du piston de soufflage pour favoriser l'échappement des gaz de la zone de coupure. La circulation du gaz de soufflage est ainsi améliorée et la re(génération rapide du milieu diélectrique dans la zone de coupure est favorisée. Les essais ont montré que ces améliorations sont relativement faibles et ne justifient pas les complications technologiques imposées. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un interrupteur à autosoufflage à pouvoir de coupure accru. Elle est basée sur la constatation que l'effet de dépression est limité par la communication permanente entre la zone de coupure et la chambre de dépression. L'interrupteur selon la présente invention est caractérisé par le fait que ladite première chambre comporte un conduit d'échappement du gaz de soufflagelcomprimé par la diminution du volume de la chambre et un organe d'obturation dudit conduit pour retarder l'échappement du gaz de soufflage pendant une phase initiale d'ouverture de l'interrupteur et réaliser une précompression du gaz et que ladite deuxième chambre comporte un moyen de communication avec ledit contact mobile tubulaire, équipé d'un organe d'obturation pour retarder l'écoulement du gaz à travers le contact tubulaire vers ladite deuxième chambre pendant ladite phase initiale et réaliser une prédépression dudit gaz. En obturant la communication entre la zone de coupure et la chambre de dépression pendant la phase initiale d'ouverture de l'interrupteur, la chambre isolée est mise en dépression et provoque une aspiration violente des gaz dés l'ouverture de la communication avec la zone de coupure. L'effet d'aspiration différée est conjugué à lteffet bien connu de précompression des gaz de soufflage favorisant un écoulement rapide de ces gaz dès l'apparition de l'arc. La précompression et le soufflage différé sont avantageusement réalisés par un embottement des contacts dont la séparation intervient après une course prédéterminée du contact mobile. D'une manière analogue, la chambre de dépression est obturée pendant la première phase de déplacement du contact mobile par un système de tiroir, qui s'ouvre après ladite course prédéterminée du contact mobile. A cet effet, le contact mobile est tubulaire et comporte des orifices radiaux susceptibles d'entre obturés ou dégagés par un manchon enveloppant l'extrémité du contact mobile en fonction de la position de ce dernier. L'interrupteur peut Etre du type à piston de soufflage fixe et à cylindre mobile, ce dernier étant solidarisé au contact mobile tubulaire et portant une buse de soufflage entourant la zone de coupure. I1 est clair que l'invention est applicable à un interrupteur à cylindre fixe et à piston mobile. La chambre de dépression est équipée de clapets de décharge susceptibles d'autoriser un échappement des gaz de la chambre de dépression, soit vers l'enveloppe, soit vers la chambre de compression, en cas de surpression dans la chambre de dépression, notamment au cours de la course de fermeture de l'interrupteur. Le contact fixe est de préférence également tubulaire pour autoriser un échappement des gaz de soufflage vers l'inté- rieur de ltenveloppe de l'interrupteur. En position d'ouverture de l'interrupteur, les chambres de dépression et de compression sont en communication directe avec l'enveloppe. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un interrupteur selon l'invention, représenté en position fermée; la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1, montrant l'interrupteur en cours d'ouverture; la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant l'interrupteur en position ouverte. Sur les figures, un interrupteur comporte une enveloppe cylindrique 10 obturée par des fonds 12, 14 et remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, notamment de l'hexafluorure de soufre. A l'intérieur de l'enveloppe étanche 10 sont montés coaxialement un contact fixe tubulaire 16 porté par le fond 14 et un contact mobile tubulaire 18, solidaire d'une tige de commande 20 traversant un orifice ménagé dans le fond opposé 12. En position de fermeture de l'interrupteur, représentée à la figure 1, les contacts 16, 18 sont embottés et se chevauchent sur une longueur "18, définissant une course morte de déplacement du contact mobile 18, préalable à la séparation des contacts 16, 18 et à la formation d'un arc tiré entre ces contacts séparés.Au fond 12 est solidarisé un support évidé 22, entourant la tige de commande 20 et la partie arrière 24 du contact tubulaire 18. Le support 22est agencé à son extrémité en tiroir en forme de manchon 26 entourant à faible Jeu la partie 24 et portant un piston de soufflage fixe 28. Au contact mobile 18 est solidarisé un cylindre 30 de logement du piston 28, ce dernier délimitant de part et d'autre respectivement une chambre de compression 32 et une chambre de dépression 34. Le fond du cylindre 30, délimitant la chambre de compression 32, présente des orifices 36 d'échappement du gaz comprimé vers la zone de coupure. Cette zone de coupure est entourée d'une buse de soufflage 38 solidarisée au cylindre 30 et obturée en position de fermeture de l'interrupteur (fig. 1) par le contact fixe 16, qui traverse son ccl. Le fond opposé 40 du cylindre 30 est monté à coulissement d'une manière étanche sur le tiroir en forme de manchon 26, porté par le support 22. Les contacts 16, 18, constituant les contacts d'arc de l'interrupteur, sont entourés d'une paire de contacts principaux, en l'occurrence un contact fixe 42 entourant la buse de soufflage 38 et coopérant avec un contact mobile 44, agencé sur le fond du cylindre 30 portant la buse 38. A l'intérieur du piston de soufflage 28 est disposé un dispositif de prise de courant 46 coopérant avec le contact mobile 18. Des orifices 48, 50 sont respectivement ménagés dans les parties arrières du contact principal fixe 42 et du contact d'arc fixe 16 pour permettre un échappement du gaz de soufflage à travers la buse 38 et le contact tubulaire 16 (voir fig. 2). La partie postérieure 24 du contact mobile 18 comporte des orifices radiaux 52 communiquant avec le conduit interne du contact tubulaire 18.Les orifices radiaux 52 coopèrent avec le I Il tiroir 26 et plus particulièrement avec trois zones a#, ta", nib", c du tiroir 26 selon la position du contact mobile 18. En position de fermeture de l'interrupteur, représentée à la figure 1, les orifices 52 sont obturés par le tiroir 26 et cette obturation persiste pendant toute la course du contact mobile 18, correspondant au déplacement des orifices 52 en regard de la zone "a" formée par une partie pleine du tiroir 26. La zone "b" du tiroir 26 comporte une chambre évidée 53 communiquant par un conduit 54 avec la chambre de dépression 34. Pendant toute la course de déplacement du contact mobile 18 durant laquelle les orifices 52 sont en regard de la chambre 53, le conduit interne du contact mobile 18 est en communication avec la chambre-de dépression 34 (voir fig. 2).Par lasuite, les orifices 52 viennent en regard d'une chambre annulaire 56, correspondant à la zone toc", en communication directe avec l'enveloppe 10 (voir Sig. 3). Le fond 40 du cylindre 30 porte un clapet de décharge 58, agencé par exemple en forme de disque souple d'obturation d'orifices de communication entre la chambre de dépression 34 et l'enveloppe 10. Le clapet 58 s'ouvre automatiquement lors d'une surpression dans la chambre de dépression 34 par rapport à l'enveloppe 10 pour permettre un échappement des gaz vers l'enveloppe 10. D'une manière analogue, le piston 28 porte un clapet de décharge 60 s'ouvrant lors d'une surpression à l'intérieur de la chambre de dépression 34 par rapport à la chambre de compression 32 pour autoriser une décharge des gaz vers la chambre de compression 32. L'interrupteur selon l'invention fonctionne de la manière suivante Dans la position de fermeture de l'interrupteur, représentée à la figure 1, les contacts 18, 16 sont embottés et la buse de soufflage est obturée par le contact fixe 16. Les orifices 52 sont obturés par la partie pleine "a" du tiroir 26. Dans cette po sition les contacts principaux 42, 44, sont au contact et sont parcourus par le courant. Une ouverture de l'interrupteur est commandée par un déplacement vers la droite sur les figures de la tige de commande 20 par tout moyen approprié. La tige de commande 20 entrain dans son déplacement le contact mobile 18, le cylindre 30 et la buse de soufflage 38. Pendant une phase initiale de déplacement de cet équipage mobile, les contacts 16, 18 restent embêtés, empochant tout écoulement de gaz vers les conduits internes de ces contacts. Le déplacement du cylindre 30 par rapport au piston fixe 28, provoque d'une part une diminution du volume de la chambre de compression 32, et d'autre part une augmentation du volume de la chambre de dépression 34. Pendant la phase initiale d'ouverture de l'interrupteur, correspondant à la course t1t du contact mobile 18, les gaz inclus dans la chambre 32 et comprimés par la diminution du volume de cette chambre ne peuvent s'échapper ni par le clapet 60, qui se ferme sous l'effet de surpression, ni par la buse 38. obturée par le contact 16, ni par les contacts tubulaires 16, 18 emboîtés d'une manière étanche. I1 se produit ainsi une précompression des gaz de soufflage dans la chambre 32.D'une manière analogue, l'augmentation du volume de la chambre 34 provoque une dépression à l'intérieur de cette chambre isolée par la fermeture des clapets 58, 60. La communication entre la chambre de dépression 34 et le contact tubulaire 18 est interrompue par le tiroir 26 dont la partie pleine a coiffe les orifices radiaux 52. L'ensemble est agencé de telle manière qu'à la fin de la phase initiale d'ouverture de l'interrupteur, correspondant à un déplacement "1" de la tige de commande 20, les contacts 16, 18 se séparent et les orifices radiaux 52 viennent en communication avec la chambre 53. Dès la séparation des contacts 16 et 18, un arc est tiré entre ces contacts et le gaz précomprimé dans la chambre 32 s'écoule vers la zone d'arc en s'échappant à lrinté rieur du contact fixe 16 et de la buse 38.Le gaz de soufflage s'échappe également à travers le conduit interne du contact mobile 18 vers la chambre de dépression 34 en passant par les orifices radiaux 52 et la chambre 53. La dépression dans cette dernière chambre favorise l'écoulement par cette voie et l'effet de dépression accrott notablement le soufflage de l'arc et son extinction rapide. En phase finale d'ouverture de l'interrupteur (voir fig. 3), les orifices radiaux 52 viennent en regard de la chambre 56 correspondant à la zone "c" du tiroir 26, interrompant la communication entre la chambre de dépression 34 et le contact interne tubulaire 18, ce dernier étant en communication directe avec le volume interne de l'enveloppe 10. Cette phase finale intervient après l'extinction de l'arc et permet une égalisation des pressions dans l'ensemble des volumes de 1'interrupteur. La fermeture de l'interrupteur s'effectue par un déplacement inverse de la tige de commande 20, et un déplacement correspondant de l'équipage mobile constitué par le contact mobile 18, la buse 38 et le cylindre 30. Ce déplacement provoque une diminution du volume de la chambre de dépression 34, toute surpression dans cette chambre étant évitée par l'ouverture des clapets 58, 60, provoquant une communication directe avec le volume interne de l'enveloppe 10 et la chambre de compression 32. Inversement, le volume de la chambre de compression 32 s'accrott et cette dernière chambre en communication directe avec le volume interne de l'enveloppe 10 par la buse 38 et le contact fixe tubulaire 16, se remplit de gaz. I1 est facile de voir que la chambre de dépression 34 permet un accroissement de l'écoulement du gaz de soufflage à travers le contact mobile 18, et cet effet de soufflage est accentué dès la formation de lsarc par la prédépression engendrée au cours de la phase initiale d'ouverture de l'interrupteur pendant laquelle la chambre de dépression 34 reste close. Ces effets conjugués d'aspiration et de prédépression se traduisent par un soufflage modulé accru et permettent une augmentation notable du pouvoir de coupure de l'interrupteur. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté au dessin annexé, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences, notamment à celle dans laquelle le contact fixe serait plein, ou celle dans laquelle le cylindre serait fixe et le piston mobile, ou celle encore dans laquelle la mise en communication du conduit interne du contact mobile avec la chambre de dépression interviendrait antérieurement ou postérieurement à la séparation des contacts. REVENDICATIONS 1. Interrupteur à auto-soufflage comprenant une enveloppe tubulaire étanche de logement d'un contact fixe et d'un contact mobile tubulaire associé, disposés axialement et commandés par une tige coulissante de commande d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur, un ensemble de compression d'un gaz de soufflage d'un arc tiré lors de la séparation desdits contacts à l'ouverture de l'interrupteur, ledit ensemble comportant un élément cylindre et un élément piston, mobiles llun par rapport à l'autre, ledit piston délimitant dans ledit cylindre deux chambres de volumes variables, une première chambre de volume décroissant à l'ouverture de l'interrupteur pour comprimer ledit gaz de soufflage, et une deuxième chambre de volume croissant, caractérisé par le fait que ladite première chambre comporte un conduit d'échappement du gaz de soufflage, comprimé par la diminution du volume de la chambre et un organe d'obturation dudit conduit pour retarder l'échappement du gaz de soufflage pendant une phase initiale d'ouverture de l'interrupteur et réaliser une précompression du gaz et que ladite deuxième chambre comporte un moyen de communication avec ledit contact mobile tubulaire, équipé d'un organe d'obturation pour retarder l'écoulement du gaz à travers le contact tubulaire vers ladite deuxième chambre pendant ladite phase initiale et réaliser une prédépression dudit gaz. 2. Interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit contact mobile coopère à embottement avec ledit contact fixe pour définir une course morte et obturer ledit conduit d'échappement du gaz de soufflage pendant ladite phase initiale d'ouverture. 3. Interrupteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit contact mobile tubulaire présente au moins un orifice radial coopérant avec un tiroir d'obturation du moyen de communication pendant ladite phase initiale et pour ouvrir ledit moyen de communication après ladite phase initiale et autoriser un échappement du gaz de soufflage à travers le contact tubulaire mobile vers ladite deuxième chambre de dépression. 4. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits contacts se séparent après une course morte prédéterminée dudit contact mobile pour tirer un arc et que ladite course morte correspond sensiblement à ladite phase initiale d'ouverture de l'interrupteur, de ma nière à provoquer le soufflage de l'arc dès la formation de ce dernier. 5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit piston est fixe et ledit cylindre mobile, ce dernier étant solidarisé audit contact mobile et portant une buse de soufflage obturée par le contact fixe en position de fermeture de l'interrupteur. 6. Interrupteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit contact fixe est tubulaire. 7. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit contact mobile tubulaire comporte un orifice radial de communication avec ladite deuxième chambre de dépression, ledit orifice coopérant avec un manchon fixe d'obturation ou d'ouverture dudit orifice selon la position du contact mobile. 8. Interrupteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que en fin de course d'ouverture dudit contact mobile ledit orifice dépasse une cloison dudit cylindre pour faire communiquer ledit contact tubulaire mobile avec ladite enveloppe. 9. Interrupteur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que en fin de course d'ouverture dudit contact mobile ladite deuxième chambre est mise en communication avec ladite enveloppe. 10. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite deuxième chambre de dépression est dotée d'un clapet de décharge et de mise en communication de ladite deuxième chambre avec ladite première chambre et/ou ladite enveloppe en cas de surpression dans ladite deuxième chambre.