Brevet FR2524195A1 — publié le 19830930

La présente invention a pour objet un interrupteur électrique particulièrement destiné 9 court-circuiter les cuves d'électrolyse. On sait que de telles cuves exigent de très fortes intensités sous de très faibles tensions. Pour réduire dans toute la mesure du possible les inconvénients que comportent pareils courants, on monte généralement un certain nombre de ces cuves en série les unes avec les autres, ce qui aboutit à multiplier la tension individuelle par le nombre de cuves, l'intensité restant inchangée. On peut ainsi réaliser des installations dont l'alimentation en courant ne comporte pas de difficultés insurmontables. Toutefois les installations ainsi établies posent les problèmes généraux afférents à tout montage en série, savoir d'unie part que la défaillance d'une cuve risque de provoquer l'arrêt de l'ensemble par coupure du circuit série unique, d'autre part qu'il est impossible a priori d'arrêter l'une des cuves indépendamment des autres.Une solution connue pour y remédier consiste à court-circuiter la cuve considérée. On peut alors la débrancher si cela est nécessaire, la réparer, la recharger, puis la remettre en marche en la rebranchant et en faisant disparattre le court-circuit. On est ainsi amené A brancher en dérivation sur chaque cuve un interrupteur normalement ouvert, mais qu'on peut éventuellement fermer quand il y a lieu d'isoler cette cuve des autres dans la même installation. Dans la technique ces interrupteurs sont couramment appelé s "court-circuiteurs" . On conçoit que l'interrupteur ou court-circuiteur ainsi associé à chaque cuve doit remplir de façon parfaite le rôle qu'on attend de lui. I1 faut donc qu'il assure un court-circuit franc, c 'est-A-dire qu'il n'apparaisse aucune tension sensible A ses bornes quand il est fermé et qu'il est parcouru par l'intensité maximale que l'installation puisse comporter, qu'il ne s'échauffe pas, même en service prolongé sous cette intensité, enfin que les surtensions locales instantanées qui apparalssent inévitablement lors de la fermeture et surtout de ltouverture, ne puissent aboutir à la longue A une détérioration des surfaces de contacts susceptibles de'lui faire perdre ses qualités initiales. L'invention vise à permettre de réaliser un appareil qui remplisse particulièrement bien les conditions qui précèdent. Conformément à une première caractéristique de l'invention, la pièce de contact mobile de l'interrupteur ou court-circuiteur, montée à pivotement A la façon connue, est constituée par deux lames parallèles, maintenues à une distance déterminée l'une de l'autre par un dispositif approprié de butée, mais susceptibles de s'écarter davantage à l'encontre de moyens élastioues de manière à venir enserre entre elles un contact fixe.Cet appareil peut être prévu multiple, c'est-à-dire comporter plusieurs ensembles élémentaires de contact mobile et de contact fixe en parallele, l'actionnement tant assurer par un a@@@@ commun équipé pour chacun d'eux d'un maneton et d'une bielle de liaison venant s'articuler entre les deux lames de celui-ci.Tous les manchons sont 3vantageusement solidaires d'une meme pièce rapportée strr ledit arbre par le moyen de colliers A serrage ou analogues, Les faces des contacts mobiles et fixe de chaque ensemble élémentaire qui se trouvent appliquées les unes contre les autres a la position fermez de l'interrupteur peuvent être pourvues de plaquettes d'argent ou d'alliage A base de ce métal, logées dans des dépressions appropriees de façon à dépasser A peine au-delA desdites faces. Il est également prévu au bescin de telles plaquettes entre les lames et la pièce fixe sur l'un et 1 autre coté de laquelle elles sont articulées, cette pièce formant conducteur d'amenée de courant, tandis que des moyens appropriés assurera l1application élastique desdites lames contre la pièce en question. Les pièces de contact fixe et mobiles sont agencées de manière que lors du mouvement d'ouverture a partir de la position fermée, la zone dans lequelle elles se touchent se déplace progressivement en s'éloignant de l'axe d'articulation1 le tout afin qu'd l'instant précis de l'ouverture cette zone se trouve en dehors des surfaces par lesquelles passe le courant 9 la position de fermeture complète. En outre on prévoit des différences d'épaisseur sur la pièce de contact fixe de façon qu'd la position de fermeture complète les zones sur lesquelles s'effectue la coupure du courant lors de l'ouverture soient alors nettement écartées les unes des autres dans le sens de l'épaisseur.En procédant ainsi l'on est assuré qu'A la position de fermeture le courant passe par des surfaces toujours propres et lisses, les irrégularités superficielles éventuellement provoquées par les arcs de coupure ne pcuvant intervenir. Les différences d1épaisseur peuvent notamment être obtenues par encastrement incomplet de plaquettes d'argent ou, en variante, par amincissement local du contact fixe. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue de face avec coupe partielle montrant un appareil à deux éléments suivant l'invention à la position fermée. Fig. 2 est une coupe suivant II-II (fig. 1). Fig. 3 correspond à une coupe suivant III-III (fig. 1) mais en supposant l'appareil à la position ouverte. Fig. 4 est une vue en perspective explosée montrant les pièces essentielles d'un élément de l'appareil suivant fig. 1 à 3 dans une première forme d'exécution de celui-ci. Fig. 5 est une coupe transversale de détail d'un tel élément, les surépaisseurs provoquées par les plaquettes d'argent étant considérablement exagérées pour la clarté du dessin. Fig. 6 à 9 sont des vues partielles montrant les diverses phases du mouvement d'ouverture de l'appareil suivant fig. 4 et 5. Fig. 10 représente la pièce de contact fixe d'un appareil suivant une seconde forme d'exécution de l'invention. Fig. 11 est une coupe de détail suivant XI-XI (fig. 10). Fig. 12 est une vue de côté de l'équipage mobile de l'appareil suivant fig. 10 et 11, la lame de contact qui se trouve en avant sur le dessin étant supposée arrachée pour permettre d'apercevoir plus clairement le détail de la surface intérieure de l'autre lame. Fig. 13 est une coupe suivant XIII-XIII (fig. 12). Fig. 14 et 15 montrent deux phases successsives du mouvement d'ouverture de l'appareil suivant la deuxième forme d'exécution précitée. L'appareil représenté comprend un arbre de commande 1 (fig. 1 à 3) convenablement porté à rotation par des paliers 2 solidaires d'un bâti non représenté. Sur cet arbre sont montés deux colliers faits en deux pièces 3, 4 reliées entre elles par des vis latérales 5 qui permettent de les serrer sur celui-ci. A chaque pièce ou demi-collier 3 est associée une vis centrale 6 qui vient se visser radialement dans l'arbre 1 lui-même pour assurer une fixation positive. Les deux demi-colliers 3 sont réunis l'un à l'autre par une entretoise 7 qui leur est soudée ou autrement fixée. Cette entretoise est creusée de deux rainures transversales 7a qui y définissent deux chapes d'articulation dont chacune est traversée par une vis 8 formant axes de pivotement pour une biellette 9, l'entretoise 7 jouant ainsi le rôle de maneton. On a supposé en fig. 1 qu'entre la biellette et la vis ou axe était interposé un dispositif de palier ou roulement 10 de tout type approprié. Par ailleurs aux paliers 2 sont fixés par des boulons 11 les extrémités des branches verticales 12a d'un support 12 en forme de U renversé. Sous le voile horizontal de ce support est disposé un socle isolant 13 fixé en place par des boulons 14. Dans le plan transversal de chaque biellette ce socle porte deux pieces conductrices plates 15, 16, faites en cuivre, convenablement~espacees i'une de l'autre et auxquelles aboutissent les câbles ou barrcs d'amenée et de départ de courant 17, 18. La fixation de ces pièces au socle 13 est assurée par des vis 19, 20 dont les têtes v-iennent se loger dans des entailles 12b du voile du support 12 de façon A éviter toute liaison électrique avec celui-ci. On notera encore que le socle isolant 13 est rainuré pour recevoir les pieces 15, 16 qui ne peuvent donc tourner sur lui. La pièce 15 forme oreille d'articulation pour un ensemble de deux lames 21, 22 propres A former contacts mobiles. Ces deux lames sont attelées aux biellettes 9 par leur milieu, tandis que leurs extrémités opposées à la pièce 15 viennent enserrer entre elles la pièce 16 qui joue ainsi le rale de contact fixe. L'articulation des lames 21, 22 à la pièce 15 est assurée par un axe 23. Les faces en regard de ladite pièce et des lames sont équipées de pastilles d'argent 24, 25 (fig. 4) et l'axe 23 est angencé de manière à serrer ces pastilles les unes contre les autres, c'est-à-dire à tendre à rapprocher les lames 21, 22 l'une de l'autre, par exemple en montant sur lui des rondelles genre Belleville 26 retenues par des joncs fendus ou circlips 27. Quant à l'articulation de chaque biellette 9 avec l'ensemble de lames 21, 22 correspondant, on en aperçoit le détail en fig. 1. Elle est assurée par un axe 28 comportant en son milieu une partie à plus fort diamètre 28a de longueur correspondant à l'épaisseur de la biellette plus un certain jeu. Sur les extrémités de cet axe sont montées des rondelles Belleville 29 retenues par des circlips 30 et qui tendent à rapprocher les deux lames 21, 22.Bien entendu ces détails de montage sont applicables à l'axe 23 mentionné plus haut, la seule différence étant que dans le cas de l'axe 28 il n'y a pas de pastilles d'argent sur les faces en vis-A-vis. La pièce ou contact fixe 16 est taillé en biseau dans sa partie inférieure comme montré en 16a en fig. 3 et 4. Au-dessus de ce biseau et dans sa zone tournée vers la pièce 15 il est pourvu sur l'une et l'autre de ses faces d'une plaquette d'argent rectangulaire 31 encastrée au moins en grande partie de manière à ne former qu'une saillie imperceptible sur la surface considérée. De son côté chaque lame 21, 22 comporte une plaquette d'argent similaire 32, la disposition étant telle qu'A la position fermée de l'interrupteur (fig. 2) les plaquettes 31 et 32 se trouvent exactement l'une contre l'autre de part et d'autre de la pièce 16.On notera encore que le bord supérieur intérieur de chaque lame 21, 22, c'est-à-dire celui tourné vers l'autre lame, est taillé en biseau dans sa partie propre à coopérer avec la pièce ou contact fixe 16, comme indiqué en 21a et 22a en fig. 4. Le fonctionnement de l'interruptueur ou court-circuiteur qu'on vient de décrire se comprend aisément : A la position fermée de fig. 2 les lames 21, 22 de chacun des deux éléments qu'on distingue en fig. 1 sont serrés contre le contact fixe 16 par la réaction des rondelles Belleville 29, de sorte que les plaquettes d'argent 31 et 32 sont fortement appliquées les unes contre les autres en assurant ainsi un contact électrique parfait susceptible de supporter sans échauffement de très fortes intensités. Il en va de même pour les rondelles d'argent 24 et 25. L'appareil court-circuite donc la cuve d'électrolyse sur laquelle il est monté en dérivation sans laisser subsister la moindre tension résiduelle.La coupe de fig. 5 dans laquelle la surépaisseur créée par les plaquettes 31 et 32 a été fortement exagérée, fait bien ressortir que le courant passe exclusivement par celles-ci sans qu'interviennent d'autres surfaces de contact. Si alors on fait tourner l'arbre 1 d'environ 45" en sens inverse des aiguilles d'une montre en fig. 2, les biellettes 9 abaissent les lames 21, 22 de chaque ensemble élémentaire. Fig. 6 à 9 montrent clairement la succession des phases aboutissant à la coupure du circuit. En fig. 6 on aperçoit la lame 22 encore la position de court-circuit. Les plaquettes 31 et 32 sont superposées pour constituer la zone de contact rectangulaire qu'on a hachurée en traits interrompus pour mieux la faire ressortir. En fig. 7 la lame 22 s'est déjà déplacée d'une quantité notable en direction du bas. Les plaquettes 31 et 32 sont encore appliquées l'une contre l'autre, mais leur surface de contact (zone hachurée) a considérablement diminué. On conçoit qu'à un certain instant cette surface de contact s'annulle. Mais alors en raison de la présence des rondelles Belleville 29 les deux lames 21 et 22 se rapprochent de façon à venir directement porter contre la pièce 16 (fig. 8). Il est facile de voir que par suite de la présence des biseaux 16a et 22a, la zone de contact (zone hachurée) est ainsi brusquement reportée vers la droite. Le mouvement se poursuivant cette zone de contact va en diminuant, puis disparaît (position d fig. 9). L'interruption du passage du courant avec les phénomènes de surtension, d'échauffement et d'apparition d'étincelle qui peuvent en résulter s'effectue donc en dehors des plaquettes d'argent 31 et 32 qui ne risquent pas d'être détériorées de ce fait. Un point important à noter encore est que les détériorations superficielles que les phénomènes précités peuvent provoquer n'interviennent jamais pour gêner le bon contact entre les plaquettes d'argent à la position de fermeture de fig. 6, et celA en raison de la légère surépaisseur que lesdites plaquettes créent par rapport aux faces en retard des lames c du contact fisc. Fig. 10 R i indiquent une forme d'exécution qui se différencie de la précédente sur deux points. En péter lieu il y est pas prévu de plaquettes d'argent interposées entre le contact 16 et les lames 21, 22 a la position de eourt-circuit. En second lieu des plaquettes de coupure sont ajoutées au dispositif. Comme montré en fig. 10 et Il le contact 16 comprend sur sa droite une partie 16b à moindre épaisseur qui s'étend sur A peu près la moitié de sa largeur A l'opposé de l'articulation des lares 21, 22. Cette partie 16b part du haut du contact pour s'arreter Ûu niveau du bord inférieur des lames 21, 22 supposées en position de fermeture. Au-dessous de cette partie 16b le contact comprend sur l'une et l'autre de ses faces une pastille 33 faite en un matériau conducteur rEfractaire, tel qu'un carbure. En ce qui concerne les lames 21 et 22, on y a également enchâssé une pastille de carbure ou analogue 34 dans leur angle supérieur, comme montré. A la position de fermeture, représentée en fig. 14, les lames 21 et 22 enserrent entre elles le contact 16. Du fait qu'il n'y a pas de plaquettes d'argent et en raison de la présence de la dépression 16b la surface de contact est limitée A la zone hachurée en traits interrompus. On notera qu'elle n'intéresse pas les plaquettes de carbure 33 et 34. On remarquera encore qu'en fig. 12 on a supposé la partie intérieure 22 arrachée en partie pour permettre d'apercevoir la face interne de la lame 21. Quand l'appareil s'ouvre, il est facile de constater que la zone de contact se déplace vers le bas et vers la droite comme indiqué en fig. 15 qui correspond à l'instant précédant juste la coupure. Le courant passe alors uniquement à travers les plaquettes en carbure 33 et 34 et c'est entre celles-ci que s'effectue la rupture. On sait que de telles plaquettes résistent parfaitement A l'effet des arcs locaux et l'on note en plus que même si du fait de ceux-ci il apparaît des irrégularités superficielles, ces dernières n'interviennent pas A la position de fermeture de fig. 14. Ainsi, dans cette forme d'exécution l'on est également assuré que les surtensions éventuelles n'affecteront pas l'état des surfaces de contact normal. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n1a été donnée qu'A titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit plus particulièrement que le nombre d'éléments peut être quelconque. On pourrait imaginer des moyens pour permettre de régler la pression de serrage des lames 21, 22 sur le contact fixe 16, par exemple des écrous tenant lieu des joncs ou circlips 29. Les biellettes 9 pourraient être réglables en longueur. Les plaquettes 31, 32 et les rondelles 24, 25, préférablement soudées en place, pourraient être faites non pas en argent pur, mais bien en un alliage de ce métal. REVENtICATIONS 1. Dispositif d'interrupteur électrique plus particulièrement destiné à court-circuiter individuellement des cuves d'électrolyse ou analogues montées en série, caractérisé en ce que la pièce de contact mobile, montée à pivotement d la façon en soi couve, est constituée par deux lames parallèles (21, 22) maintenues à une distance convenable l'une de l'autre par un système de butée approprié, mais susceptibles de s'écarter à l'encontre de moyens elastiques de manière A venir enserrer entre elles un contact fixe (16). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux lames (21, 22) sont commandées par une meme biellette (9) qui vient s'articuler entre elles, cette biellette étant attelée à un maneton (7) porté par un arbre d'actionnement (13. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens élastiques tendant à resserrer les lames (21, 22) sont constitués par des ressorts annulaires (29) montés sur l'axe (28) d'articulation de la biellette (9) aux lames (21, 22). 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe d'articulation (28) de la biellette (9) comporte dans sa zone centrale une partie (28a) à plus fort diamètre formant butée d'écartement minimal des lames (21, 22). 5. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs ensembles élémentaires dont les biellettes de commande (9) sont actionnées par un même arbre (1). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les pièces fixe et mobiles sont agencées de manière que lors du mouvement d'ouverture, les zones dans lesquelles elles sont en contact les unes avec les autres s'éloignent de l'axe d'articulation et que la coupure se produise sur des parties superficielles autres que celles qui servent à la conduction du courant à la position de fermeture complète. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caratérisé en ce que les zones qui se trouvent en contact pour assurer le passage du courant à la position de fermeture complète sont en surépaisseur par rapport à celles dans lesquelles se produit la coupure. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les surépaisseurs sont réalisées par le moyen de plaquettes d'argent encastrées dans les pièces de contact. 9. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les surépaisseurs sont obtenues par une dépression creusée dans la pièce de contact Uxe. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les pièces de contact fixe et mobiles comportent des bords biseautés (21a, 22a, 16a). 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les surfaces sur lesquelles se produit la coupure du passage de courant correspondent à des plaquettes encastrées faites en un matériau conducteur réfractaire.