Brevet FR2493589A1 — publié le 19820507

L'invention se rapporte à un dispositif de verrouil- lage pour un élément d'appareil soumis à l'action d'une force motrice, notamment un élément de commutation pour appareils de commutation à haute tension et basse tension, guidé par un élé- ment de guidage et bloqué à l'état verrouillé par un élément de déverrouillage qui est précontraint élastiquement et qui pres- se des billes disposées dans un évidement de l'élément d'appa- reil contre une surface de l'élément de guidage qui est incli- née par rapport à la direction d'action de la force motrice. Dans un disDositif de verrouillage antérieur (demande de brevet en Allemagne Fédérale P 29 49 104.7), il est prévu un élément de déverrouillage engagé dans un perçage intérieur d'un élément d'appareil et au moyen duquel, en position verrouillée, des billes qui sont disposées dans des ajours de l'élément d'ap- pareil sont pressées contre une surface oblique de l'élément de guidage. Pour amener l'élément d'appareil qui est relié par exemple à une barre de commutation, à la position de commuta- tion en le déplaçant dans le sens d'une force motrice, on doit déplacer l'élément de déverrouillage relativement à l'élément d'appareil de manière à associer aux billes un segment rétréci de l'élément de déverrouillage. Ceci permet aux billes de s'en- gager dans les ajours sous l'action de la force motrice, de sor- te que l'élément d'appareil peut alors être amené à la position de commutation. Certes, ce dispositif de verrouillage antérieur ne présente qu'une petite course de déblocage et n'exige aucun mé- canisme à levier, de sorte qu'il en résulte de très faibles temps propres de l'appareil de commutation, mais il est sujet à être perfectionné en ce qui concerne le déblocage de l'élément de déverrouillage. Le but de l'invention est de créer un dispositif de verrouillage possédant des temps propres réduits, dans lequel il n'y a pas de travail de déblocage séparé de l'élément de ver- rouillage et o le déblocage est commandé uniquement par la gran- 249358e deur de la force motrice exercée sur l'élément de construction. Suivant l'invention, ce problème est résolu par le fait que sur l'élément d'appareil est formée une contre-surface associée à chaque bille et qui, dans l'état verrouillé, fait face à la surface oblique de l'élément de guidage et forme avec cette surface un angle qui repousse les billes radialement vers l'extérieur sous l'action de la force motrice de l'élément d'ap- pareil en surmontant la force d'enclenchement développée par l'élément de déverrouillage précontraint. Suivant l'invention, on n'a à développer aucun tra- vail de déblocage séparé pour amener l'élément d'appareil à sa position de commutation sous l'action de la force motrice; au contraire, ce déblocage se produit automatiquement lorsque la force motrice devient supérieuresà la force d'enclenchement déterminée par la force de précontrainte du ressort agissant sur l'élément de déverrouillage. Dans ce cas, en raison de la disposition de la surface oblique de l'élément de guidage et de la contre-surface de l'élément d'appareil, les billes sont repoussées radialement vers l'extérieur en surmontant la force d'enclenchement de l'élément de déverrouillage, de sorte qu'el- les se dégagent de l'évidement et que l'élément d'appareil fran- chit les billes sous l'action de la force motrice. Il est évi- dent que, de cette façon, on crée une construction très avanta- geuse pour l'automatisation. Par modification de la force de précontrainte, on peut faire varier en conséquence la force d'enclenchement, de sorte que le déblocage peut être réglé sur des valeurs variables. Les surfaces obliques formées sur l'élément de guida- ge et la contre-surface formée sur l'élément d'appareil forment de préférence entre elles un angle aigu dont l'ouverture est di- rigée vers la surface d'enclenchement de l'élément de déverrouil- lage, si l'on entend par surface d'enclenchement de l'élément de déverrouillage la surface qui presse les billes contre la sur- face oblique de l'élément de guidage dans la position de ver- rouillage. De cette façon la force dirigée radialement vers l'extérieur qui est antagoniste au mouvement d'enclenchement de l'élément de déverrouillage est exercée sur les billes avec des. mesures constructives extraordinairement simples. Suivant une configuration avantageuse, la surface d'enclenchement est prévue sur l'élément de déverrouillage de telle manière que, en combinaison avec la surface oblique, el- le refoule les billes vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe de l'élément d'appareil, sous l'action de la force de précon- trainte du ressort qui agit sur l'élément de déverrouillage. Ceci signifie qu'après le franchissement de la contre-surface formée sur l'élément d'appareil, les billes sont repoussées vers l'intérieur et, de cette façon, peuvent être déplacées a- avec l'élément d'appareil par rapport à l'élément de guidage. Ainsi, la force de précontrainte du ressort agit avantageuse- ment sur l'élément d'appareil dans le même sens que la force motrice par l'intermédiaire des billes, de sorte que le temps de commutation est encore réduit et que, par exemple, une piè- ce de commutation est maintenue dans une position de fin de course sous une force élastique. Par ailleurs, il est avantageux que la contre-surface soit formée par un renflement de l'élément d'appareil qui, avec la surface interne de l'élément de guidage qui fait suite à la surface oblique, en arrière de cette surface, délimite un pas- sage pour les billes. Ceci permet le refoulement des billes ra- dialement vers l'extérieur, de sorte que l'élément d'appareil peut être déplacé dans le sens de la course de la force mo- trice. Il est particulièrement avantageux que l'élément de déverrouillage soit une bague montée mobile en-translation sur l'élément d'appareil derrière le renflement et dont la surface frontale fait saillie radialement suffisamment loin au-delà du renflement de l'élément d'appareil pour bloquer le passage des billes entre l'élément de déverrouillage et la surface in- terne de l'élément de guidage. Ceci garantit que les billes sont toujours retenues devant la surface frontale de l'élément de déverrouillage et qu'elles ne peuvent pas être repoussées au- delà de l'élément de déverrouillage sous l'action de la force radiale agissant sur les billes qui résulte de la coopération entre la surface oblique et la contre-surface formée sur l'élément d'appareil. En raison de la disposition libre en translation, lors du déplacement de l'élément d'appareil, les billes sont déplacées vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe de l'élément d'appareil, sous l'action de la force de précon- trainte en coopération avec la surface oblique de l'élément de guidage, parce que les billes sont refoulées entre l'élément de déverrouillage et la surface de portée de l'élément de dé- verrouillage sur l'élément d'appareil. Dans ces circonstances, il est avantageux que la surface de l'élément d'appareil qui fait face à la surface frontale de l'élément de déverrouillage forme avec la surface d'enclenchement formée sur la surface frontale un angle qui, après la translation de l'élément d'appareil résultant de la force motrice, repousse radialement vers l'extérieur, sous l'ef- fet de la force de précontrainte de l'élément de déverrouillage, les billes qui se sont introduites entre la surface frontale de l'élément de déverrouillage et la surface de l'élément d'ap- pareil qui fait face à cette surface frontale. Pendant le mou- vement de l'élément d'appareil, il s'exerce ainsi sur les bil- les une force qui tend à refouler ces billes radialement vers l'extérieur. Ceci a pour conséquence que, lors du retour de 1'- éléient d'appareil, les billes sont refoulées vers l'extérieur lorsqu'elles franchissent la surface oblique formée sur l'élé- ment de guidage, de sorte que le renflement de l'élément d'ap- pareil peut à nouveau franchir les billes et que les éléments prennent la position de verrouillage sous l'effet de la force de précontrainte du ressort. Le dispositif de verrouillage suivant l'invention tra- vaille avantageusement de façon automatique en fonction de la grandeur de la force motrice agissant sur l'élément d'appa- reil, la force de déblocage du dispositif de verrouillage pou- vant être réglée par variation continue par le réglage de la précontrainte du ressort agissant sur l'élément de déverrouil- lage. En même temps, la construction est étudiée de telle sor- te que la force de précontrainte du ressort agit sur l'élément d'appareil dans le même sens que la force motrice dans le cas du déverrouillage et, de cette façon, favorise encore le mou- vement de commutation. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: - la Fig. 1 est une vue en coupe d'un dispositif de verrouillage suivant l'invention; - la Fig. 2 représente une partie d'un appareil de commutation équipé d'un dispositif de verrouillage incorporé. Suivant la Fig. 1, l'élément d'appareil 1 est soumis à l'action d'une force motrice indiquée schématiquement par la flèche P1 et est guidé dans un élément de guidage 2. Dans la demi-coupe de gauche de la Fig. 1, l'élément d'appareil 1 se trouve à l'état verrouillé, tandis que la demicoupe droite représente l'élément d'appareil 1 dans la position déverrouil- lée. Ainsi qu'il ressort de la Fig. 1, l'élément d'appa- reil 1 présente un évidement 3 qui sert à recevoir des billes 4. L'évidement 3 présente une profondeur qui est inférieure au diamètre des billes 4 de sorte que les billes 4 ne peuvent se loger que partiellement dans l'évidement 3 et que, dans la po- sition rétractée, une partie de chaque bille 4 fait saillie au- delà de l'élément d'appareil 1. L'évidement 3 est avantageuse- ment formé par une rainure périphérique dans laquelle les bil- les 4 sont logées sous la forme d'une couronne de billes. Tou- tefois, à la place d'une rainure continue, on peut prévoir é- galement des évidements distincts dans chacun desquels se loge 24935R89 une bille 4. L'évidement 3 est limité à son extrémité supé- rieure par un renflement 5 qui forme corniche au-dessus du fond de l'évidement 3. Le renflement 5 présente un diamètre extérieur qui est plus petit que le diamètre intérieur du seg- ment de guidage 6 de l'élément de guidage 2. En arrière du renflement de l'élément d'appareil 1 est disposé un élément de déverrouillage 7 formé par une bague. La bague 7 est montée coulissante sur un téton 8 qui fait saillie sur l'extrémité libre de l'élément d'appareil 1. La bague 7 possède un diamè- tre extérieur supérieur au diamètre extérieur du renflement 5, de sorte que la bague 7 fait saillie radialement au-delà du renflement 5. De cette façon, à l'état verrouillé, la bague 7, le renflement 5 et une surface oblique 9 formée sur l'élément de guidage 2 forment une chambre dans laquelle les billes 4 sont retenues. L'alésage intérieur de l'élément de guidage 2 est fermé à l'extrémité supérieure par un chapeau 10 à travers le- quel est vissée une vis 11. Une portée de ressort 12 disposée dans l'alésage intérieur de l'élément de guidage, au-dessous du chapeau 10, est fixée à l'aide de la vis 11. Entre la por- tée de ressort 12 et la bague 7 s'étend un ressort 13, ce res- sort 13 étant sous précontrainte. La précontrainte peut être modifiée par vissage de la vis 11. Sous l'effet de la force de précontrainte exercée par le ressort 13 à l'état verrouillé, la bague 6 est pressée contre les billes 4 par sa surface d'enclenchement 15 formée à l'extrémité extérieure de la surface frontale 14 dirigée vers l'élément d'appareil, de sorte que les billes sont pres- sées contre la surface oblique 9 qui regarde la surface d'en- clenchement 15 et qui est inclinée par rapport à la direction d'action de la force motrice. Etant donné que les billes sont engagées partiellement dans l'évidement 3 et qu'elles s'éten- dent en partie au-delà de la surface oblique 9, c'est-à-dire du diamètre du segment de guidage 6, vers l'extérieur, l'élé- ment d'appareil 1 est verrouillé dans l'élément de guidage 2. Dans la position verrouillée, la force d'enclenchement est ainsi déterminée par la force de précontrainte réglable du ressort 13. L'élément d'appareil 1 présente dans la région de son renflement 5 une contre-surface 16 qui regarde la surface oblique 9 et contre laquelle les billes sont appuyées dans la position verrouillée. La contre-surface 16 est inclinée de ma- nière que, sous l'action de la force motrice P1 dirigée vers le bas, les billes 4 soient repoussées radialement vers l'ex- térieur. A cet effet, la surface oblique 9 et la contre-sur- face 16 délimitent avantageusement un angle aigu qui s'ouvre vers l'extérieur. Cette constitution a pour conséquence que la position de verrouillage reste maintenue aussi longtemps que la force motrice P1 est plus petite que la force d'enclenche- ment qui est exercée sur les billes par la force de précontrain- te du ressort 13 par l'intermédiaire de la bague 7. Toutefois, dès que la force motrice P devient supérieure à cette force d'enclenchement, les billes 4 sont repoussées radialement vers l'extérieur, de sorte que l'élément d'appareil 1 peut passer, avec son renflement 5, au niveau des billes 4 et que, de cette façon, le contact de commutation est fermé. Ceci signifie donc que le renflement 5 délimite avec la surface interne de l'élé- ment de guidage 1 qui se trouve en arrière de la surface obli- que 9 un passage pour les billes qui est uniquement obturé par la bague 7. Lorsque l'élément d'appareil 1 est passé avec son renflement 5 au niveau des billes 4, les billes sont refoulées vers l'intérieur, vers l'axe de l'élément d'appareil 1, par la bague 7 agissant en coopération avec la surface oblique 9, de sorte qu'elles pénètrent dans le volume compris entre la sur- face frontale 14 de la bague 7 qui est dirigée vers l'élément d'appareil 1 et la surface 18 de l'élément d'appareil 1 située en arrière du renflement. Cette position est représentée sur la Fig. 1 dans la demicoupe de droite. Ce refoulement des billes 4 entre la bague 7 et l'élément d'appareil 1 est provo- qué dans une mesure déterminante par la surface oblique 9 en combinaison avec la force de précontrainte exercée par le res- sort 13, ce refoulement étant avantageusement encore favorisé par le fait que la surface d'enclenchement 15 de la bague 7 est inclinée en sens inverse de l'inclinaison de la surface oblique 9 et forme avec cette dernière un angle aigu qui s'ou- vre vers l'axe de l'élément d'appareil 1. Dans la position de commutation de l'élément d'appa- reil 1 qui est représentée dans la demi-coupe de droite de la Fig. 1, le ressort 13 agit en meme temps, par sa force de pré- contrainte, sur les billes 4 et. de cette façon, sur l'élément d'appareil 1, de sorte que ce ressort agit avantageusement sur l'élément d'appareil dans le m9me sens que la force motrice P1 et, de cette façon, maintient par exemple un élément de commu- tation dans une position de fin de course avec une force élas- tique. Dés que l'élément d'appareil I est déplacé vers le haut dans le sens inverse de la force motrice PI, c'est-à-dire, par exemple, éloigné de sa position de commutation, les billes 4 sortent de l'espace compris entre la bague 7 et la surface 18 de l'élément d'appareil 1 et reviennent s'appuyer sur la surfa- ce oblique 9, le renflement 5 pouvant alors franchir les bil- les 4. Cette expulsion des billes 4 est favorisée par le fait que.la surface 18 de l'élément d'appareil 1 forme avec la sur- face d'enclenchement 15 un angle qui refoule les billes 4 ra- dialement vers l'extérieur sous l'action de la force de pré- contrainte du ressort 13. De cette façon, la surface d'enclen- chement 15 et la surface 18 de l'élément d'appareil définissent avantageusement un angle aigu qui s'ouvre vers la surface in- terne de l'élément de guidage 2o Sur la Fig. 2, on peut voir une partie de l'appareil de commutation dans laquelle le dispositif de verrouillage sui- vant l'invention trouve application. Ici, l'élément de gui- dage 2 est fixé à une plaque transversale 19 qui présente un perçage central 20. Dans ce perçage central 20 est disposé un manchon de liaison 21 (pièce isolante) à l'aide duquel l'é- lément d'appareil 1 est relié à une tige de commutation 22 qui est guidée à travers une plaque transversale 24 positionnée à une certaine distance de la plaque transversale 19 par des man- chons entretoises 23. Au-dessous de la plaque transversale est prévue une plaque d'aluminium 25 fixée à la tige de commuta- tion 22, et dans la plaque transversale 24 est prévu un enrou- lement de cuivre 26. L'enroulement 26 et la plaque d'aluminium forment un dispositif de déblocage électrodynamique qui déve- loppe la force motrice P. La tige de commutation 22 ferme, par exemple, un contact de commutation contenu dans la partie de commutation d'un appareil de commutation à haute tension et de basse tension, de préférence du type pour les mines ou le perce- ment de tunnels. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Dispositif de verrouillage pour un élément d'ap- pareil soumis à l'action d'une force motrice, notamment un élé- ment de commutation pour appareils de commutation à haute ten- sion et basse tension, guidé par un élément de guidage et blo- qué à l'état verrouillé par un élément de verrouillage qui est précontraint élastiquement et qui presse des billes disposées dans un évidement de l'élément d'appareil contre une surface de l'élément de guidage qui est inclinée par rapport à la di- rection d'action de la force motrice, caractérisé en ce que sur l'élément d'appareil (1) est formée une contre-surface (16) associée à chaque bille (4) et qui, dans l'état verrouillé, fait face à la surface oblique (9) portée par l'télément de gui- dage (2) et forme avec cette surface oblique un angle qui re- foule les billes (4) radialement vers l'extérieur sous l'action de la force motrice (P1) de l'élément d'appareil, en surmontant la force d'enclenchement développée par l'élément de déverrouil- lage (7) précontraint. 2 - Dispositif de verrouillage suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la surface oblique (9) prévue sur l'élément de guidage (2) et la contre-surface (16) prévue sur l'élément d'appareil enferment un angle aigu qui s'ouvre vers la surface d'enclenchement (15) de l'élément de déverrouillage. 3 - Dispositif de verrouillage suivant l'une des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface d'enclen- chement (15) prévue sur l'élément de déverrouillage (7) enferme avec la surface oblique (9) prévue sur l'élément de guidage (2) un angle qui refoule les billes (4) dans l'évidement (3) de l'élément d'appareil (2) sous l'action de la force de précon- trainte exercée sur l'élément de déverrouillage par un ressort (16), évidement qui présente une profondeur inférieure au dia- mètre des billes. 4 - Dispositif de verrouillage suivant la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la surface d'enclenchement (15) prévue sur l'élément de déverrouillage (7) forme avec la sur- face oblique (9) prévue sur l'iélément de guidage un angle aigu qui s'ouvre vers l'axe de l'élément d'appareil (1). - Dispositif de verrouillage suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la con- tre-surface (16) est formée par un renflement (5) de l'élément d'appareil (1) qui d1élimite un passage pour les billes (4) avec la surface interne de l'élément de guidage (2) qui fait suite à la surface oblique vers l'arrière. 6 - Dispositif de verrouillage suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 1'élément de déverrouillage (7) est une bague montée coulissante sur l'é- lément d'appareil (1), derrière le renflement (5) et dont la surface frontale (14) fait saillie radialement au-delà du ren- flement (5) de l'élément d'aDpareil suffisamment loin pour blo- quer le passage des billes (4) entre l'élément de déverrouil- lage (7) et la surface interne de l'élément de guidage. 7 - Dispositif de verrouillage suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la surface (18) de l'élément d'appareil (1) qui fait face à la surface frontale (14) de l'élément de déverrouillage (7) forme avec la surface d'enclenchement (15) prévue sur cette surface fron- tale un angle qui repousse radialement vers l'extérieur, sous l'effet de la force de précontrainte de l'élément de déver- rouillage (7), les billes (4) qui, après déplacement de l'élé- ment d'appareil (1) résultant de la force motrice, se sont in- troduites entre la surface frontale (14) de l'élément de dé- verrouillage et la surface (18) de l'élément d'appareil qui fait face à cette surface frontale. 8 - Dispositif de verrouillage suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la for- ce de précontrainte agissant sur l'élément de déverrouillage (7) est réglable. 9 - Dispositif de verrouillage suivant la revendi- cation 8, caractérisé en ce que pour le réglage de la force de précontrainte, il est prévu une portée de ressort (12) desti- née à supporter le ressort (13) et qu'on peut régler au moyen d'une vis (11).