Brevet FR2496977A1 — publié le 19820625

i La présente invention concerne des pare-étincelles et, plus particulièrement, des pare-étincelles à cathode froide pour disjoncteurs. Suivant l'invention, il est prévu un pare-étincelles pour disjoncteur, caractérisé en ce qu'il comporte une série de plaques de fractionnement d'arc dont chacune présente deux branches parallèles et espacées qui se rejoignent pour former un corps, deux barrages isolants espacés dont chacun présente une rangée de canaux parallèles et espacés disposés normale- ment à un grand côté du barrage, chaque canal renfermant l'une des branches d'une des plaques de fractionnement d'arc, dont les corps s'étendent entre les barrages, et deux conducteurs d'arc s'étendant en travers des corps des plaques de fraction- nement d'arc, près des tronçons terminaux des barrages, et si- tués axialement en regard l'un de l'autre entre les barrages. On va maintenant décrire à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention en se référant aux dessins schéma- tiques annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une plaque de frac- tionnement d'arc; - la figure 2 est une vue en plan d'un isolateur; - la figure 3 est une vue en élévation du même isolateur en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est, en élévation, une vue en bout d'un pare-étincelles assemblé avec arrachement de l'une de deux plaques d'extrémité; - la figure 5 est, en plan, une vue schématique en coupe d'une partie d'un pare-étincelles; et - la figure 6 est une vue en élévation latérale du pare- étincelles assemblé, représentant en détail l'un des deux con- ducteurs d'arc. Comme illustré par la figure 1, un pare-étincelles com- porte une série de plaques de fractionnement d'arc 2 en acier. Chaque plaque comporte deux branches parallèles et espacées 4, 6, à section rectangulaire, divergeant à partir d'une enco- che médiane et présentant des extrémités 5 en forme de qua- drants centrés sur les bords extérieurs des branches. La par- tie d'extrémité 8 de la plaque opposée aux branches est revê- tue de matériau isolant. Une série d'alésages de repérage 10 sont espacés le long de chaque branche et des parties margina- les opposées du corps rectangulaire. Comme illustré par les figures 2 et 3, une paire de bar- rages isolants comporte une série d'isolateurs similaires 12, dont chacun est formé d'une bande dirigée longitudinalement qui présente, le long d'un grand bord 14 de l'une de ses faces et le long d'un tronçon terminal de l'autre grand bord 16 de la même face, un rebord à gradin 15, ce qui définit entre les rebords un logement rectangulaire à gradin 17. Au-delà de son tronçon terminal, ledit autre grand bord 16 est retranché. A l'extrémité du logement à gradin opposée au tronçon retranché, le gradin du rebord 15 est façonné sous forme d'un premier quadrant de butée 18 centré sur le premier bord et de forme complémentaire à celle des extrémités des branches 5 des pla- ques de fractionnement d'arc 2. Au-delà du premier quadrant de butée s'étend une région à labyrinthe 19 qui se termine par un second quadrant de butée 20, tangent au premier quadrant de butée 18, formé par la partie supérieure du rebord. Le second quadrant de butée définit un promontoire 20' à l'extrémité de la bande. Dans la partie terminale de la bande opposée au logement à gradin et sur la même face se dressent deux bossages circu- laires 22, 24, de hauteur égale à celle du premier gradin du rebord 15. Entre les bossages circulaires et le premier quadrant de butée sont ménagés une série d'alésages de repérage 26 correspondant aux alésages de repérage 10 des plaques de frac- tionnement d'arc 2. Sur la face de bande opposée à celle qui comporte le lo- gement à gradin 17, une plate-forme surélevée 28 s'étend sur toute la longueur de la bande sur l'aire délimitée par le tron- çon supérieur du rebord prévu sur l'autre face de la bande. Cette plate-forme surélevée 28 a une hauteur égale à la dis- tance existant entre la face supérieure du gradin du rebord et la tranche supérieure du rebord. Comme on le voit sur la figure 5 des dessins, le pare- étincelles comporte plusieurs plaques d'entretoisement-évent , en matériau isolant. Chaque plaque est formée d'une feuil- le rectangulaire dans laquelle sont percés, dans deux régions de coin adjacentes, deux alésages correspondant, par leur dia- mètre et leur disposition, aux bossages circulaires 22, 24 des isolateurs 12. Comme illustré par les figures 3 à 5, le pare-étincelles comporte encore deux conducteurs d'arc 32, aussi appelés col- lecteurs d'arc, réalisés en cuivre extrudé. Chacun de ces conducteurs comporte une première barre 34, à section rectan- gulaire, tordue à 900 dans une région 35 intermédiaire entre ses extrémités libres, et une seconde barre 36, à section rec- tangulaire, plus longue que la première barre. La seconde barre est tordue à 90 dans une région 37 voisine d'une des extrémités libre et coudée à angle aigu au niveau de la tor- sion. L'extrémité libre de la seconde barre voisine de la ré- gion de torsion est soudée à une extrémité libre de la pre- mière barre 34 de façon que les régions de torsion 35, 37 des barres 34, 36 soient situées en face l'une de l'autre et que la seconde extrémité libre de la première barre 34 soit nor- male à la seconde extrémité libre de la seconde barre 36. La seconde extrémité libre de la première barre 34 est percée d'un alésage 38. Entre sa région de torsion 37 et sa seconde extrémité libre, la seconde barre présente une série d'alésa- ges 40 entourés de bossages extérieurs troués 42 du côté op- posé au joint soudé réunissant les première et seconde barres 34, 36. Ainsi qu'on le voit sur les figures 4 et 5 des dessins, le pareétincelles comporte aussi deux plaques de doublure 44 en matériau réfractaire présentant une partie rectangulaire sur laquelle fait saillie, à partir d'une zone marginale mé- diane, une oreille rectangulaire non représentée. Comme illustré par les figures 1 à 6 et notamment par la figure 4, lors de l'assemblage, on insère l'un des deux con- ducteurs 32 dans une rainure 46, percée d'alésages, ménagée dans une plaque d'extrémité rectangulaire 48 en matériau iso- lant, en introduisant des vis de fixation isolées 50 dans les alésages 40. de la seconde barre 36 du conducteur de façon que les bossages 42 portent contre la face exposée de la rainure 46. La première barre 34 du conducteur dépasse hors de la pla- que d'extrémité 48. Celle-ci présente une série d'alésages 52 situés en regard de part et d'autre de la rainure et qui cor- 2496977. respondent aux alésages 26 des isolateurs 12 et aux alésages des plaques de fractionnement d'arc 2. On place ensuite un premier isolateur 12A d'un côté de la rainure 46 contenant la seconde barre 36 du conducteur de façon à faire porter la plate-forme surélevée 28 du premier isolateur 12 contre la face de la plaque latérale qui présente la rainure 46 et de façon que le logement à gradin 17 du pre- mier isolateur soit voisin de la partie extrême de la rainure 46 d'o dépasse la première barre 34 du conducteur. On met les alésages de repérage 26 du premier isolateur 12 en regis- tre avec ceux de la plaque d'extrémité 48. On place ensuite une première garniture 11, qui présente des alésages de repérage et est en le même matériau que les isolateurs, contre la face de la plaque d'extrémité 48 qui présente la rainure 46 et du côté de cetterainure 46 opposé à celui o est placé le premier isolateur 12A, de façon que les alésages de repérage de la première garniture 11 soient en registre avec ceux de la plaque d'extrémité 48. On superpose ensuite une première plaque de fractionne- nement d'arc 2A à la première garniture 11 et au premier iso- lateur 12A de façon à loger l'une des branches, 4, de la pre- mière plaque de fractionnement d'arc 2A dans le logement à gradin 17 du premier isolateur 12A. L'autre branche, 6, de la première plaque de fractionnement d'arc 2A est en contact avec la garniture ll et le corps rectangulaire, non représenté sur la figure 4, de ladite plaque 2A s'étend en travers de l'espace séparant le premier isolateur 12A de la première garniture 11. L'encoche est située à l'opposé du joint soudé réunissant les première et seconde barres 34, 36 du conduc- teur 32 et s'étend en direction opposée à celle de la région retranchée du rebord à grain 17 du premier isolateur 12A, de sorte que la région médiane du corps rectangulaire est expo- sée et que l'une des régions marginales extérieures du corps rectangulaire est en contact avec la partie du premier isola- teur 12A qui s'étend au-delà du logement à gradin 17. On met les alésages de repérage 10 de la première plaque de fraction- nement d'arc 2A en registre avec ceux du premier isolateur 12A, de la première garniture 11 et de la plaque d'extrémité 48. On superpose alors un second isolateur 12B à la première 2496977. plaque de fractionnement d'arc 2A de façon que la branche 6 de celle-ci en contact avec le premier organe d'entretoisement se loge dans le logement à gradin 17 du second isolateur 12B, l'autre région marginale extérieure du corps rectangulaire de la première plaque de fractionnement d'arc 2A étant en con- tact avec la partie du second isolateur 12B qui s'étend au- delà du logement à gradin. On met les alésages de repérage 26 du second isolateur 12B en registre avec ceux de la première plaque de fractionnement d'arc 2A, de la première garniture 11 et de la plaque d'extrémité 48. On superpose ensuite un troisième isolateur 120 au pre- mier isolateur 12A qui contient l'une des branches 4 de la première plaque de fractionnement d'arc 2A de façon que la plate-forme surélevée 28 du troisième isolateur 12C prenne appui sur le gradin du rebord du premier isolateur 12A, ce qui enferme la branche 4 de la première plaque de fractionne- ment d'arc 2A dans le logement à gradin 17. On met les alésa- ges de repérage du troisième isolateur 12C en registre avec les alésages de repérage 10, 26 et 52 de la première plaque de fractionnement d'arc 2A, du premier isolateur 12A et de la plaque d'extrémité 48 respectivement. On superpose une seconde plaque de.fractionnement d'arc 2B aux second et troisième isolateurs 12B, 12C de façon qu' une première branche, 4, de la seconde plaque de fractionne- ment 2B s'étende en travers de l'espace séparant les second et troisième isolateurs 12B et 12C, de sorte que la région médiane du corps rectangulaire est exposée et que la seconde branche, 6, est en contact avec la plate-forme surélevée 28 du second isolateur 12B. On met les alésages de repérage 10 de la seconde plaque de fractionnement d'arc 2B en registre avec ceux de la première garniture 11, du second isolateur 12B, du premier isolateur 12A, du troisième isolateur 12C et de la plaque d'extrémité 48. On pose ensuite une première plaque d'entretoisement-évent 30, non représentée sur la figure 4, sur les second et troi- sième isolateurs 12B, 12C de façon que les alésages de la pla- que d'entretoisement-évent 12C, et de façon que la plaque d' entretoisement-évent 30 repose sur la plate-forme surélevée 28 du second isolateur 12B. On superpose un quatrième isolateur 12D à la seconde plaque de fractionnement d'arc 2B et à la première plaque d'entretoisement-évent 30 de façon que la branche 6 de ladite seconde plaque 2B en contact avec la plate-forme surélevée 28 du second isolateur 12B s'insère dans le logement à gradin 17 du quatrième isolateur 12D. Le corps rectangulaire, non représenté sur la figure 4, de la seconde plaque de fraction- nement d'arc 2B s'étend en travers de l'espace séparant les isolateurs 12, de sorte que sa partie médiane est exposée. Les bossages circulaires 22, 24 du quatrième isolateur 12D co5ncident avec les alésages de la première plaque d'entretoi- sement-évent 30 et le gradin du rebord du quatrième isolateur 12D bute contre la plate-forme surélevée 28 du second isola- teur 12B. On met les alésages de repérage du quatrième isola- teur 12D en registre avec les alésages des première et secon- de plaques de fractionnement d'arc 2A, 2B, du second isolateur 12B, de la première garniture Il et de la plaque d'extrémité 48. On superpose un cinquième isolateur 12E au troisième isolateur 12C dans lequel est logée la branche 4 de la seconde plaque de fractionnement d'arc 2B de façon que la plate-forme surélevée 28 du cinquième isolateur 12E prenne appui sur le gradin du rebord du troisième isolateur 12C, enfermant ainsi la branche 4 de ladite seconde plaque 2B dans le logement à gradin 17. On met les alésages de repérages du cinquième iso- lateur 12E en registre avec les alésages des première et se- conde plaques de fractionnement d'arc 2A, 2B, des premier et troisième isolateurs 12A, 12C et de la plaque d'extrémité 48. On poursuit ensuite l'empilage de plaques de fractionne- nement d'arc 2, d'isolateurs 12 et de plaques d'entretoisement- évent 30, de la même manière, jusqu'à obtenir un empilage con- tenant de préférence de 20 à 200 plaques de fractionnement d' arc, ainsi que des plaques d'entretoisement de préférence à raison d'une par 30 plaques de fractionnement d'arc. Quand l'empilage atteint les dimensions finales, on place une seconde garniture, non représentée sur la figure 4, sur l'une des branches 4 de la dernière plaque de fractionnement d'arc 2, en contact avec la pile d'isolateurs de rangs impairs 12A, 12C... de façon à conférer la même hauteur aux deux piles d'isolateurs 12. On place alors le second conducteur de la paire, non re- présenté sur la figure 4, dans une rainure 46, percée d'alé- sages, ménagée dans une seconde plaque d'extrémité rectangu- laire 48, en matériau isolant, en faisant coïncider des vis de fixation isolantes 52 avec les alésages de la seconde bar- re 36 du conducteur de façon que les bossages troués fixés à celle-ci soient en contact avec la face inférieure de la rainure, la première barre 34 du conducteur dépassant à l'op- posé de la plaque d'extrémité 48. Les plaques d'extrémité 48 présentent, de part et d'autre de la rainure 46, une série d'alésages de repérage 52 qui correspondent aux alésages des isolateurs 12 et des plaques de fractionnement d'arc 2. On superpose ensuite la plaque latérale 48 et le con- ducteur qui lui est fixé à l'empilage d'isolateurs 12 et de plaques de fractionnement d'arc 2 de façon que les conducteurs soient axialement en regard, et que les alésages de repérage de la plaque 48 soient en regard des alésages de l'empilage d'isolateurs et de plaques de fractionnement d'arc. On insère alors des tiges 56, en matériau isolant, à tronçons terminaux filetés, dans les alésages de repérage dis- posés coaxialement de l'empilage, puis on visse des écrous 58 en matériau isolant sur les extrémités des tiges 56 qui dé- passent sur la face de la seconde plaque d'extrémité 48 oppo- sée à la rainure 46 contenant le conducteur. On retourne en- suite l'empilage et l'on visse des écrous 58, en matériau isolant, sur les extrémités des tiges 56 qui dépassent sur la face de la première plaque d'extrémité 48 opposée à la face comportant la rainure 46 et le conducteur, ce qui transforme l'empilage en un tout rigide. On place deux plaques de doublure rigides 44 de façon que leurs oreilles non représentées soient situées en regard de part et d'autre des conducteurs et portent contre les faces des isolateurs 12 adjacentes aux conducteurs et opposées à la région traversée par les corps rectangulaires des plaques de fractionnement d'arc 2. On pose des plaques de retenue non représentées sur les tronçons extrêmes des plaques de doublure 48 et sur une partie des premières barres 34 des conducteurs et on les fixe aux plaques d'extrémité 48 de façon à emprisonner les plaques de doublure. En variante, on peut insérer les tiges dans la première plaque d'extrémité avant d'empiler les plaques de fractionne- ment d'arc et les isolateurs, les tiges assurant la coïnci- dence entre les alésages des plaques de fractionnement d'arc et des isolateurs. Une fois l'empilage terminé, on insère les tiges dans les alésages de la seconde plaque d'extrémité et l'on visse sur elles les écrous isolés. En service, le pare-étincelles assemblé est monté sur un disjoncteur comportant une paire de contact mobiles d'amorçage. d'arc qui pénètrent dans le volume séparant les plaques de doublure 44 et dans celui séparant les conducteurs d'arc axia- lement situés en regard. Les premières barres 74 des conduc- teurs d'arc sont électriquement connectées aux contacts mobi- les d'amorçage d'arc et le disjoncteur est électriquement connecté à une source d'alimentation par des contacts qui sont fixés à des conducteurs électriques, par exemple barre omnibus. Pour amorcer un arc, la connexion entre le disjoncteur et la source d'alimentation est établie et un champ magnétique est engendré soit par l'arc lui-même, soit par des bobines incor- porées au disjoncteur. Les contacts mobiles d'amorçage d'arc sont alors rapidement écartés l'un de l'autre et l'arc ainsi engendré se propage le long des conducteurs d'arc et pénètre dans le volume séparant les plaques de doublure 44 du pare- étincelles. L'arc traverse ce volume et son séjour sur les branches 6 des plaques de fractionnement d'arc 2 est interdit par les multiples isolateurs 12 qui, deux à deux, enferment les branches 4, 6 des multiples plaques 2. Grâce à la forme des plaques de fractionnement d'arc 2 et à la présence du champ magnétique, l'arc est attiré vers les sommets des enco- ches individuelles des plaques 2. Au niveau de l'encoche, 1' action du champ magnétique est atténuée et l'arc est fraction- né en une pluralité d'arcs dite ci-après arcs en série. Les arcs en série atteignent les régions exposées des corps rec- tangulaires des diverses plaques de fractionnement d'arc 2 puis, à travers cette région exposée, la partie 8 revêtue de matériau isolant. Les arcs en série peuvent être maintenus dans les régions exposées des corps rectangulaires des plaques 2 jusqu'à ce que l'extinction d'arc soit nécessaire. L'extinction des arcs en série est opérée en maintenant une tension d'arc suffisante pour la résistance d'arc résultante augmente et rende l'in- tensité nulle. Les arcs en série ne peuvent s'échapper du pare-étincelles grâce à la présence du revêtement 8 de maté- riau isolant porté par les plaques de fractionnement d'arc 2. Le gaz ionisé produit au cours de la propagation des arcs en série est évacué par les interstices séparant les parties su- périeures des plaques de fractionnement d'arc 2 et le risque de voir l'arc jaillir à nouveau dans les nuages de gaz ionisé est atténué par la présence des plaques d'entretoisement-évent interposées sur le trajet d'évacuation des gaz à partir du pare-étincelles. On conçoit que, selon la structure du disjoncteur et en particulier les emplacements des contacts d'amorçage d'arc, un certain nombre des plaques de fractionnement d'arc et d'iso- lateurs associés voisins des plaques latérales du pare- étincelles peuvent avoir des dimensions longitudinales infé- rieures à celles des isolateurs et plaques de fractionnement d'arc associées qui s'étendent transversalement au voisinage des contacts d'amorçage d'arc. On conçoit aussi que les multiples isolateurs peuvent être réalisés d'un seul tenant, formant ainsi deux barrages isolants espacés comportant une multiplicité de canaux paral- lèles et espacés disposés normalement au volume séparant les barrages. Il est clair aussi que les plaques de doublure peuvent être réalisées d'un seul tenant avec les barrages isolants, ceux-ci étant dans ce cas réalisés en matériau réfractaire. Il va de soi également qu'une cage à pivot peut être fixée sur l'une des parois du pare-étincelles de façon qu'une fois celui-ci monté sur le disjoncteur, on puisse l'écarter à pivotement de ce dernier pour l'examiner et effectuer des opérations d'entretien tant sur lui que sur le disjoncteur. Enfin, on conçoit qu'on peut monter une poignée de soulè- vement sur l'une des plaques latérales du pare-étincelles pour permettre de soulever plus facilement ce dernier. REVENDICATIONS 1. Pare-étincelles pour disjoncteur, caractérisé en ce qu'il comporte une série de plaques de fractionnement d'arc (2) dont chacune présente deux branches parallèles et espacées (4,6) qui se rejoignent pour former un corps, deux barrages isolants espacés dont chacun présente une rangée de canaux pa- rallèles et espacés disposés normalement à un grand bord du barrage,chaque canal renfermant l'une des branches de chacune des plaques de fractionnement d'arc (2), dont les corps s'é- tendent entre les barrages, et deux conducteurs d'arc (32) s' étendant en travers des corps des plaques de fractionnement d'arc (2),près des tronçons terminaux des barrages, et situés axialement en regard l'un de l'autre entre les barrages. 2. Pare-étincelles pour disjoncteur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que chaque barrage isolant comporte une pluralité d'isolateurs (12) dont chacun présente une plate- forme surélevée (28) et un logement à gradin (17) de façon qu' on puisse emboîter deux isolateurs semblables en les superpo- sant l'un à l'autre, la plate-forme surélevée (28) de l'un d' eux s'engageant dans le logement à gradin (17) de l'autre iso- lateur de manière à définir le canal. 3. Pare-étincelles pour disjoncteur selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce que les canaux sont borgnes et reçoivent, outre les branches (4,6) des plaques de fractionne- ment d'arc (2), une partie marginale extérieure du corps de chaque plaque de fractionnement d'arc (2). 4. Pare-étincelles pour disjoncteur selon l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux s'étendent au-delà de la partie associée aux plaques de fractionnement d'arc (2) afin de recevoir une multiplicité de plaques d'entretoisement-évent (30). 5. Pare-étincelles pour disjoncteur selon l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux plaques de doublure (44) sont disposées de part et d'autre des conducteurs d'arc (34,36) près de chaque barrage isolant. 6. Pare-étincelles pour disjoncteur selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que les plaques de doublure (44) sont réalisées d'un seul tenant avec les barrages isolants. 7. Pare-étincelles pour disjoncteur selon la revendica- tion 5 ou 6, caractérisé en ce qu'une cage à pivot est fixée à une extrémité de la paire de barrages isolants.