Brevet FR2514555A1 — publié le 19830415

Disjoncteur à gaz sous pression comprenant pour chaque phase deux chambres de coupure disposées en V La présente invention a trait à un disjoncteur à gaz sous pression comprenant pour chaque phase deux chambres de coupure disposées en V sur une structure reposant sur un support vertical isolant, ledit support vertical ainsi que les chambres de coupure étant remplis de gaz sous pression, un dispositif associé à chaque chambre servant à transmettre le mouvement entre un vérin de commande situé au pied du support et les contacts situés dans la chambre considérée. Dans les disjoncteurs de ce type connu, on utilise une bielle verticale reliée au vérin de commande qui actionne 2 leviers servant à manoeuvrer les tiges reliées aux contacts des chambres de coupure. Etant donné que les chambres et le support doivent contenir un gaz sous pression (par exemple SF6) il existe deux variantes de disjoncteurs Dans la première variante, la structure intermediaire entre le support et les chambres est étanche et comporte du gaz sous pression, dans ce cas les chambres et le support communiquent librement et il n'est pas possible de démonter un éLément, chambre par exemple, sans vider complétement le disjoncteur de son gaz ce qui entraine des sujetions lors du remontage, séchage et mise sous vide avant remplissage de SF6 afin d'évacuer l'air et surtout I'humidité qui sty trouve. Dans la seconde variante, la structure intermédiaire est hors pression mais cela impose des étanchéités coulissantes le long de la bielle à l'interface support-structure et le long des tiges à l'interface structure-chambre. Ces étanchéités sont difficiles à réaliser et pas toujours fiables. Le disjoncteur selon l'invention comporte une structure non emplie de gaz sous pression et donc qui est accessible et permet de couper la communication de gaz entre les divers éLéments, autorisant ainsi l'extraction d'un élément (par exemple chambre de coupure). Il est caractérise en ce que chaque dispositif comprend, d'une part, un tube de guidage étanche rempli de gaz sous pression comportant une partie droite isolante située à l'intérieur du support suivie d'une partie arquée disposée à l'intérieur de la structure et aboutissant à la chambre associée et, d'autre part, une bielle qui coulisse à l'intérieur du tube avec frottement doux dont une extrémité est reliée au vérin de commande et dont l'autre extremité émerge à l'intérieur de la chambre associée, la partie de la bielle coulissant dans la partie arquée du tube étant souple et en ce que chaque chambre est munie d'un sas d'étanchéité coulissant comprenant des moyens permettant d'assurer simultanément d'un côté ltétanchéité de la chambre et de l'autre ltétanchéité du tube, ledit sas comprenant deux parties séparables et alors respectivement solidaires de la chambre et du tube de guidage, ladite bielle comportant à l'intérieur du sas des moyens de désaccouplement en deux parties respectivement solidaires de la chambre et du tube de guidage associé. Dans le disjoncteur selon l'invention, en cas de démontage des chambres, grâce au sas d'étanchéité, le gaz sous pression à l'intérieur des chambres et des tubes de guidage reste pur et il n'est pas nécessaire lors de la remise en service de faire le vide avant de les remplir à nouveau de gaz sous pression. Le sas d'étanchéité est connu en lui-même et fait l'objet de la demande de brevet allemand nO 3044366 au nom de la Déposante. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, la partie de la bielle coulissant dans la partie arquée du tube de guidage est constituée d'une tige de plus faible section que le tube de guidage et munie de bagues régulièrement réparties laisant passer le gaz sous pression et dont le diamètre externe correspond au diamètre interne du tube de guidage. Selon une autre réalisation la partie arquée du tube de guidage a un diamètre interne plus faible que sa partie droite, la partie de la bielle coulissant dans cette partie arquée ayant une section égale à la section interne de cette partie arquée et en ce qu'il comporte des canalisations pour permettre la communication du gaz entre l'intérieur du support isolant et les chambres de coupure, lesdites canalisations étant munies de vannes servant à les fermer. Les figures 1A et 1B sont une coupe schématique de l'appareillage relatif à une phase du disjoncteur selon l'invention. La figure 2 est une vue en demi-coupe schématique du détail de l'assemblage entre un tube de guidage et la chambre de coupure en position de fermeture. La figure 3 est une vue de l'assemblage selon la figure 2 en première phase de démontage. La figure 4 est une vue de l'assemblage selon la figure 3 en deuxième phase de démontage. La figure 5 est une vue de l'assemblage selon la figure 4 en troisième phase de démontage. La figure 6 est un schéma d'une première variante de réalisation. Les figures 7 et 8 représentent deux variantes de disjoncteur comportant 3 chambres par phase. Dans les figures 1A et 1B, on a représenté l'appareillage du disjoncteur à SF6 sélon l'invention correspondant à une phase. Cet appareillage comprend 2 chambres de coupure 1, 1' en V connectées électriquement et formées chacune par un isolateur cylindrique en céramique et fixées sur une structure 100. Cette structure 100 est fixée à un isolateur support 101 cylindrique reposant sur une charpente métallique 50. La structure 100 possède des ouvertures permettant d'accéder aux pièces internes. La liaison électrique entre les chambres 1 et 1' est assurée par la structure 100 elle-meme ou par une liaison interne à la structure 100. Chaque chambre de coupure renferme des doigts de contact fixes raccordés à une borne de connexion extérieure (non représentés). Les doigts de contact fixes coopèrent de manière classique avec un contact mobile formé à l'extrémité d'une tige 6 dans l'axe de la chambre de coupure. La tige 6 est reliée à la partie supérieure d'une bielle de manoeuvre 42. La tige 6 qui est conductrice est, d'autre part, reliée par un contact glissant 54 et une chambre cylindrique 23 à un plateau 24 supportant une borne de connexion extérieure non représentée. La bielle 42 coulisse librement dans un tube de guidage 2 pour éviter le flambement de la bielle 42 dans le tube. Ce tube de guidage 2 comprend une partie isolante 102 située à l'intérieur du support 101 et une partie arquée 103 isolante ou métallique raccordée à son extrémité avec la chambre 1 et située dans la structure 100. Les bielles 42 et 42' sont reliées à un palonnier 104 situé dans une chambre intermédiaire 33 interposée sous le support 101 entre celuici et un vérin de manoeuvre 32. Le palonnier 104 qui se comporte comme un piston de guidage dans la chambre 33 est relié par une tige 31 au piston 53 du vérin 32. Ce vérin 32 commande la manoeuvre des 2 bielles 42 et 42'. Les tubes de guidage 2 et 2' vont de la base du support 102 jusqu'aux chambres 1 et 1' et traversent d'une façon étanche le sommet du support 101 (étanchéité statique). La bielle 42 a une partie 105 de section de préférence cruciforme (comme décrit dans la demande de brevet français 7918339) située dans la partie verticale 102 du tube 2 et une partie souple 106 destinée à coulisser dans la partie arquée 103 du tube de guidage 2. La partie souple 106 comprend une tige 107, de section plus faible que le tube, munie de bagues équidistantes 108 laissant passer le gaz. On peut avantageusement utiliser une tige 107 métallique avec des bagues en matière plastique ou même en matériau métallique comme le laiton pour éviter le grippage. L'intérieur de la chambre 33 du support 102 des tubes de guidage 2 et 2' des chambres de coupure 1 et 1' sont remplis de SF6 sous pression. Le seul joint d'étanchéité dynamique est disposé le long de la tige 31 au bas de la chambre 33. Pour permettre une meilleure circulation du gaz, on a percé des orifices tels que 109 dans la base du support 102 entre l'intérieur de ce support et la chambre 33, ce qui évite aussi de réduire la vitesse de la tige lors des manoeuvres. De même, le palonnier 104 est percé d'un orifice 110. Grâce à la forme cruciforme des parties verticales des bielles, le gaz SF6 peut lors du remplissage se répandre à partir de la chambre 33 dans les tubes de guidage 2 et 2', puis le gaz remonte le long des parties souples des bielles dans les chambres de coupure 1 et 1'. Un dispositif de contrôle de pression de gaz 111 est disposé en bas de la chambre 33. La tige 31 passe entre la chambre 33 et le vérin 32 dans une chambre à l'air libre 112. Pour enclencher, on envoie le fluide (huile sous pression) sur la face inférieure du piston 53 qui pousse la tige 31 du palonnier 104 en poussant vers le haut les 2 bielles 42 et 42'. Celles-ci coulissent dans les tubes 2 et 2' avec un frottement doux et transmettent le mouvement aux contacts mobiles des chambres 1 et 1'. Au déclenchement, le mouvement est inversé par action sur la face supérieure du piston 53. Les figures 2 à 7 vont montrer plus en détail l'assemblage entre la chambre 1 et le tube de guidage 2. La figure 2 montre le détail de l'assemblage entre la chambre de coupure 1 et le tube 2. Sur son extrémité inférieure, la chambre de coupure 1 comporte un collier de fixation 55 vissé sur le plateau annulaire 24. Sur son extrémité supérieure, le support isolant 2 comporte un collier de fixation 56 qui est lui aussi vissé sur un plateau annulaire 44. L'ensemble formé par le collier 55 et le plateau 24 est assemblé au plateau 44 par l'intermédiaire de vis 35 et d'écrous 39. L'étanchéité de la chambre de coupure 1 avec le plateau 24 est assurée par un joint 3 tandis que l'étanchéité du tube 2 avec le plateau 44 est assurée par un joint 11. Le plateau annulaire 24 comporte sur sa périphérie intérieure une chemise cylindrique 23, qui s'étend à l'intérieur de la chambre de coupure 1. Il comporte un fond 57 annulaire entourant la tige 6 et portant le contact coulissant 54. Le fond 57 comporte d'autre part des orifices 26. La périphérie intérieure du plateau annulaire 44 est disposée en regard d'un passage 22 entourant la partie bielle isolante 42. Le plateau 44 comporte par ailleurs un coulisseau 19 dont la base attenante à ce plateau est munie d'un joint d'étanchéité 25 qui coopère avec la paroi intérieure de la chemise cylindrique 23 dans laquelle il est enfilé. L'extrémité du coulisseau 19 comporte une collerette 18 traversée de part en part et parallèlement à la bielle 42 par des trous taraudes 58. Un piston creux dont l'ensemble est désigné par 15 est disposé autour de portions de la tige 6 et de la partie isolante 12 et entre la chemise cylindrique 23 et le coulisseau 19. Le piston 15 comprend d'une part un corps cylindrique 45 ayant un pied 46 disposé sous la collerette 18 et muni d'un joint d'étanchéité 10 coopérant avec l'intérieur du coulisseau 19 et, d'autre part, une tête cylindrique annulaire 7 présentant des flancs débordant des parois du corps cylindrique 115. La paroi extérieure de la tête 7 est munie d'un joint 4 susceptible de coopérer avec la paroi intérieure de la chemise cylindrique 23 et un joint d'étanchéité 17 est interposé entre le corps cylindrique 45 et la tête 7. Des taquets effaçables 8 sont disposés sous le flanc extérieur de la tête 7 tandis que d'autres taquets effaçables 40 sont disposés sous le flanc intérieur de la tête 7.Un ressort de compression 16 est interposé entre le corps 45 et le plateau 44 sous une dépouille de ce corps, tandis que des vis de manoeuvre 14 dont la tête est disposée en regard du taquet 8, sont engagées dans les trous taraudés 58. L'extrémité supérieure de la bielle 42 comporte une bride circulaire 36 dont la face périphérique est munie d'un joint d'étanchéité 9 susceptible de coopérer avec la paroi interne du corps cylindrique 45. L'extrémité inférieure de la tige 6 comporte une contre-bride 37 fixée par l'intermédiaire de vis 13 sur la bride 36. La tige 6 comporte en outre au-dessus de la contre-bride 37 un bossage circulaire 38 muni sur sa périphérie d'un joint d'étanchéité 5 susceptible de coopérer avec la paroi interne de la tête 7 du piston. Dans la figure 2 correspondant à la position de fermeture de l'appareil de coupure, la bielle 42 a été entraînée en position haute par le vérin de commande 32. Dans cette position, il se forme entre, d'une part, la tige 6 et le corps cylindrique 45 du piston et, d'autre part, la bride 36 et le flanc interne de la tête 7 du piston, un volume variable constituant un sas 41 présentant d'un côté un passage annulaire 21 entre l'extrémité de la bride 36 et le corps cylindrique 45 et de l'autre côté un passage annulaire 20 entre le bossage 38 et le flanc interne de la tête 7 du piston. Les enceintes constituées par la chambre de coupure 1 et le tube ? sont étanches et remplies de gaz diélectrique sous pression. Mais il y a libre communication entre ces deux éléments grâce aux orifices 26, le passage 20, le sas 111, le passage 21 et le passage 22 entre la bielle 42, le plateau 44 et le tube 2. Lorsque l'appareil de coupure est en position d'ouverture, la tige de manoeuvre 42 étant abaissée par le vérin de commande 32, les passages annulaires 20 et 21 ouvrent davantage le sas 41 et il y a toujours communication entre les enceintes. A partir de la position de fermeture de l'appareil, le démontage et la séparation de la chambre de coupure d'avec le tube 2 s'opèrent de la manière suivante. Au cours d'une première phase aboutissant à la position illustrée dans la figure 3, on commence par désolidariser ces deux éléments en retirant les écrous 39 des vis d'assemblage 35, puis à l'aide de moyens de levage non représentés on soulève le plateau 24 et la chambre de ocupure 1 qui s'écartent du plateau 44. Au cours de cette manoeuvre la chemise cylindrique 23 coulisse d'abord le long du coulisseau 19 puis sur la tête 7 du piston. L'étanchéité de la chambre de coupure 1 est assurée d'abord par le joint 25 puis simultanément par les joints 25 et 4 avant que le joint 25 soit séparé de la chemise 23. Après cette manoeuvre l'accès aux têtes des vis 14 a été dégagé et il est possible d'enfoncer les vis 14.Le pied 46 du piston qui était en butée contre la collerette 18 s'enfonce, le flanc extérieur de la tête continue de coulisser contre la paroi 23, mais le flanc interne de la tete 7 s'engage le long du passage 20 jusqu'à buter contre le bossage 38, tandis que la bride 36 s'est engagée le long du corps cylindrique 45, comme il est indiqué dans la figure 4. Dans cette position il apparaît que le sas 41 a subi un coulissement de telle sorte que les passages annulaires 20 et 21 ont disparu et qu'il n'y a plus communication entre le sas d'une part et les enceintes de la chambre de coupure 1 et le tube 2 d'autre part. Les joints 9 et 5 assurent alors l'étanchéité. Dans cette position on solidarise la tête 7 du piston avec la tige 6 en introduisant le taquet 40 sous le bossage 38. Puis on désolidarise la tête 7 du corps cylindrique 45 par manoeuvre du taquet 8 et on solidarise la tête 7 avec le plateau 24 en poursuivant la manoeuvre du taquet 8 comme représenté dans la figure 5. A partir de cette position on continue d'enfoncer la vis 14 jusqu'à ce que le talon 46 vienne buter contre le plateau 44 en comprimant le ressort 16. Dans cette manoeuvre le sas 41 se trouve ouvert, ce qui donne accès aux vis d'assemblage 13 de la bielle 42 avec la tige 6. Après avoir enlevé les vis 13 il est alors possible de séparer complètement la chambre de coupure 1 avec l'isolateur 2 sans détruire l'étanchéité de leurs enceintes. Le seul gaz perdu dans l'opération de démontage est celui du sas 41 et du volume compris entre la chemise cylindrique 23 d'une part, le piston 15 et le coulisseau 19, d'autre part. Lors de l'assemblage de la chambre 1 sur l'isolateur-support 2 on procède en sens inverse du démontage. Le volume d'air compris entre le joint 25 et le joint 60 interposé entre les plateaux 24 et 44 est évacué par un purgeur 61. il peut arriver, lorsqu'un démontage du dispositif est réalisé dans une atmosphère humide, que des traces d'humidité soient absorbées par les parois constituées par la face extérieure du coulisseau 19 et de la chemise cylindrique 23. Cette humidité, qui se retrouve à l'intérieur de l'appareil électrique après son remontage, peut être préjudiciable à une bonne isolation électrique. Ainsi diverses variantes ont été prévues pour pallier cet inconvénient. Sur la figure 6 on a représenté une variante du disjoncteur selon l'invention. Dans cette variante les bagues 108 ont été supprimées et la section interne de la partie arquée 103 du tube de guidage 2 est plus faible que la section interne de la partie droite 102 et est égale à la section de la partie souple 106. La gaz est donc bloqué par cette partie souple 106 dans la partie arquée 103. Une canalisation 130 reliée à 2 branches 131, 131' relie le volume interne du support vertical 101 aux 2 chambres 1 et 1'. Ainsi le SF6 peut circuler entre le support 101 et les 2 chambres 1 et 1'. Sur chacune des branches 131 et 131( sont disposées 2 vannes 132, 133 (resp. 132', 133'). Ces vannes permettent de fermer les canalisations. Entre les 2 vannes 132, 133 (resp. 132', 133') est disposé un accouplement 134 (resp. 134') permettant de désolidariser les 2 vannes l'une de l'autre et de démonter les chambres 1 ou 1'. La partie du disjoncteur représenté à la figure 9 comporte 3 chambres disposées électriquement en série. Deux chambres 1 et 1' sont disposées en V symétriquement par rapport à une troisième chambre 1 disposée verticalement. La chambre 1" est montée sur un isolateur vertical 113 fixé sur la structure 100. On a représenté la liaison électrique 114 entre les chambres 1 et 1' ainsi que l'entrée du courant 120 sur la chambre 1 et la sortie 121 du courant sur la chambre t. La chambre 1" étant verticale on commande les contacts de cette chambre par une bielle verticale 42" disposée dans un tube vertical 2" et qui est de section constante. La bielle verticale 42" a de préférence une section en étoile pour laisser passer le gaz diélectrique comme indiqué dans la demande de brevet français 7918339. La bielle 42" est fixée à une extrémité sur le palonnier 104, quant au tube 42" il va du bas 24 de l'isolateur 101 jusqu'à la chambre 1", la liaison entre chambre 1 et tube 2" étant réalisée par un sas d'étanchéité (non représenté en détail) 41t' semblable à celui représenté aux figures 2 à 8. Dans l'exemple envisagé l'angle du V est de l'ordre de 1550. Sur la figure 10 on a représenté une variante du disjoncteur de la figure 9. Les chambres 1, 1' et 1" sont toutes portées par des isolateurs 115, 115', 115" montés sur la structure 100. Une liaison électrique 116 est prévue entre la chambre 1 et la chambre 1" et une liaison 117 est prévue entre la chambre 1" et la chambre 1'. Les chambres 1 et 1' formant un V d'angle environ égal à 1000 sont disposées symétriquement par rapport à la chambre 1" verticale. L'entrée du courant 120' est sur la chambre 1 et la sortie 121' est sur la chambre 1'. Bien évidemment les tubes 2, 2', 2" traversent les isolateurs 115, 115', 115" pour entrer dans les chambres 1, 1', 1" et les parties des tubes 2, 2', 2" logées dans les isolateurs 115, 115', 115tel sont iso lantes ainsi que les tiges qui les traversent. Les sas d'étanchéité peuvent être placés dans les chambres 1, 1', 1" ou bien dans les isolateurs 115, 115', 115". REVENDICATIONS 1/ Disjoncteur à gaz sous pression comprenant pour chaque phase deux chambres de coupure (1, 1') disposées en V sur une structure (fox) reposant sur un support vertical isolant (101) ledit support vertical (101), ainsi que les chambres de coupure (1, 1') étant remplis de gaz sous pression, un dispositif associé à chaque chambre (1, 1') servant à transmettre le mouvement entre un vérin de commande (32) situé au pied du support (101) et les contacts situés dans la chambre considérée (1, 1i), caractérisé en ce que chaque dispositif comprend, d'une part, un tube de guidage étanche (2, 2') rempli de gaz sous pression comportant une partie droite isolante (102) située à l'intérieur du support (101) suivie d'une partie arquée (103) disposée à l'intérieur de la structure (100) et aboutissant à la chambre associée (1, 1e) et, d'autre part, une bielle (42, 42') qui coulisse à l'intérieur du tube (2, 2') avec frottement doux dont une extrémité est reliée au vérin de commande (32) et dont l'autre extrémité émerge à l'intérieur de la chambre associée (1, 1'), la partie de la bielle (42, 42') coulissant dans la partie arquée du tube (2, 2') étant souple, et en ce que chaque chambre (1, 1') est munie d'un sas d'étanchéité (41) coulissant comprenant des moyens (5, 9) permettant d'assurer simultanément, d'un côté, l'étan- chéité de la chambre (1, 1') et, de l'autre, l'étanchéité du tube (2, 2'), ledit sas (41) comprenant deux parties séparables (7, 115) eut alors respectivement solidaires de la chambre (1, 1') et du tube de guidage (2, 2'), ladite bielle (42, 42') comportant à l'intérieur du sas (41, 41r) des moyens (36, 37) de désaccouplement en deux parties respectivement solidaires de la chambre (1, 1') et du tube de guidage (2 2') associés. 2/ Disjoncteur à gaz sous pression, caractérisé en ce que la partie de la bielle (42, 42') coulissant dans la partie arquée (103) du tube de guidage (2, 2') est constituée d'une tige (107) de plus faible section que le tube de guidage (2, 2') et munie de bagues (108) régulièrement réparties laisant passer le gaz sous pression et dont le diamètre externe correspond au diamètre interne du tube de guidage (2, 2') 3/ DisJoncteur à gaz sous pression selon la revendieation t, caractérisé en ce que la partie arquée (103) du tube de guidage C2, 2') a un diamètre interne plus faible que sa partie droite (102), la partie (106) de la bielle (42, 42') coulissant dans cette partie arquée (103) ayant une section égale à la section interne de cette partie arquée (103), et en ce qu'il comporte des canalisations (130, 131, 131') pour permettre la communication du gaz entre l'intérieur du support isolant (101) et les chambres de coupure (1, 1'), lesdites canalisations (130, 131, 131') étant munies de vannes (132, 133, 132', 133') servant à les fermer. 4/ Disjoncteur à gaz selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième chambre de coupure (1") disposée verticalement sur la structure (100) par l'intermédiaire d'un isolateur (113) et située dans le plan des chambres de coupure en V (1, 1'), l'entrée du courant (120) étant reliée à une des deux chambres (1) du V et la sortie (121) étant reliée à la troisième chambre (1") reliée électriquement par une connexion (114) à l'autre chambre du V (1'). 5/ DisJoncteur à gaz selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième chambre de coupure (1") disposée verticalement sur la structure (100) par l'intermédiaire d'un isolateur (115") et située dans le plan des chambres de coupure en V (1, 1') montées également sur la structure par l'intermédiaire d'un isolateur (115, 115'), les deux chambres (1, 1') du V étant reliées électriquement par l'intermédiaire de la troisième chambre (1") et d'une connexion (116) entre une chambre du V (1) et la troisième chambre (1") et d'une connexion (117) entre la troisième chambre (11") et l'autre chambre du V (1').