Brevet FR2556496A1 — publié le 19850614

Disjoncteur à aaz comprimé La présente invention concerne un disjoncteur à gaz comprimé avec une structure de contact fixe disposée à l'in térieur d'une chambre de coupure et un tube de contact mobile, ledit contact mobile comportant à son extrémité qui fait face au contact fixe une tuyère et qui, au moins dans la position déclenchée, met en communication la chambre de coupure avec une chambre d'expansion. Avec de tels disjoncteurs, contrairement à ce qui se passe avec des disjoncteurs connus equipés d'une tuyère rigide en matière isolante, on peut dans une grande mesure choisir la section de la pièce de contact mobile, et par conséquent la valeur du courant nominal du disjoncteur, independamment de la section de la tuyère. De tels disjoncteurs sont principalement utilisés comme disjoncteurs de répartition, dans le domaine des moyennes tensions. Un disjoncteur du genre décrit ci-dessus est connu d'après la DE-A 27 23 552 Al, dans cet appareil le tube de contact mobile, en position déclenchée, débouche librement dans la chambre de coupure. Lors de l'ouverture d'un tel disjoncteur, le pied de l'arc de coupure peut se former sur le contact mobile soit sur la face frontale qui est en regard du contact fixe, soit sur la surface extérieure du tube de contact. L'arc électrique n'est alors aspiré qu'avec un certain retard dans la tuyère qui se trouve à l'extrémité du tube de contact. L'objet de la présente invention est de réaliser un disjoncteur du genre considéré, avec des durées courtes et régulières de persistancedel'arc. Selon la présente invention ce resultat est obtenu avec un système de segments de recouvrement disposé coaxialement avec le tube de contact mobile, lesdits segments recouvrant en position déclenchée la face frontale dudit tube de contact qui est orientée vers le contact fixe et pouvant être repoussés vers l'extérieur par glissement ou par basculement. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, lesdits segments de recouvrement peuvent être constitués par des éléments en saillie dans le sens radial, vers l'intérieur, prévus sur des clapets de recouvrement basculants, sur les extrémités de ces clapets qui font face au contact fixe.Selon un développement de l'invention, chacun desdits clapets basculants est repoussé vers l'intérieur par un ressort antagoniste, le tube de contact mobile est pourvu d'un épaulement oblique et en position déclenchée les clapets de recouvrement prennent appui sur la surface du tube de contact, tout au moins dans la région dudit épaulement. Afin d'améliorer les conditions de coupure de l'arc, l'invention prévoit également le remplissage, en position déclenchée, de l'espace compris entre les doigts de contact au moyen d'un corps en matière isolante, pouvant être réalisé avantageusement en polytétrafluoréthylène, de même que les segments qui recouvrent l'extrémité du tube de contact mobile. Les avantages obtenus avec la présente invention consistent essentiellement en ce que l'on empêche avec certitude une fixation de l'un des pieds de l'arc sur la face frontale ou sur la surface extérieure du tube de contact mobile et que l'arc jaillissant sur la face frontale du tube de contact est contraint à se déplacer vers l'axe du disjoncteur, de sorte qu'il doit obligatoirement s'étirer à travers la tuyère. I1 est alors rapidement attiré à l'intérieur de la tuyère, où le soufflage peut s'effectuer dans des conditions optimales et il en résulte une extinction rapide de l'arc. Avec un choix de matériaux convenable, on peut obtenir que le soufflage se fasse par autoformation de gaz et que l'effet de striction, déjà connu avec les disjoncteurs à tu yères en matière isolante se trouve renforcé. L'amélioration du soufflage obtenue grâce à la présente invention permet, dans certains cas, de se passer de dispositifs de soufflage mécanique ou magnétique supplémentaires. Ces avantages sont obtenus sans que la conjonction du tube de contact mobile avec la structure de contact fixe soit génée de quelque manière que ce soit ou bien qu'on se heurte à des limitations pour la conception et la disposition dudit contact fixe, comme cela se produit pour les disjoncteurs avec des revêtements isolants déposés à demeure sur les pièces de contact. On explique ci-dessous l'invention plus en détail, avec un dessin à l'appui qui ne représente qu'à titre d'exemple une voie possible pour la réalisation de l'invention. Les figures montrent respectivement Fig. 1 une vue en coupe longitudinale, selon l'axe, d'un disjoncteur selon la présente invention, et Fig. 2 une coupe transversale selon la ligne II-II représentée dans la Fig. 1. Dans les Fig. 1 et 2 on a représenté chaque fois un disjoncteur à gaz comprimé, à gauche en position déclenchée et à droite dans la position enclenchée, ledit disjoncteur comportant, dans une chambre de coupure 2 disposée à l'intérieur d'une enveloppe 1 en matière isolante, une structure de contact fixe 3 ainsi qu'un tube de contact mobile 4, ce dernier se terminant à son extrémité par une tuyère 5 En position déclenchée, le tube de contact 4 relie la chambre de coupure 2 à une chambre d'expansion que l'on n'a pas représentée. La structure de contact fixe 3 est réalisée sous la forme d'une couronne de doigts de contact 6 qui, dans la position enclen chée, sont poussés par des ressorts contre la surface extérieure du tube de contact 4.Aussi bien les doigts de contact 6 que le tube de contact 4 sont réalisés avec, à leur extrémité, un revêtement en métal réfractaire, résistant à l'arc. Selon l'invention, le disjoncteur à gaz comprimé comporte, disposé coaxialement avec le tube de contact, un système de clapets de recouvrement 7 a-f logés de manière à pouvoir basculer radialement avec, sur leurs extrémités qui se trouvent du côté de la structure de contact fixe, des segments de recouvrement 8 a-f qui en position déclenchée recouvrent la face frontale annulaire 9 du tube de contact mobile 4 qui est en regard de la structure de contact fixe 3. Dans la position déclenchée, les clapets de recouvrement 7 a-f prennent appui sur la surface extérieure du tube de contact 4, qui comporte en cet endroit un épaulement oblique 10. Dans la position enclenchée les clapets de recouvrement 7 a-f sont repoussés par le tube de contact 4 dans une position basculée radialement vers l'extérieur, contre les forces exercées par des ressorts 11 a-f dans le sens radial, vers l'intérieur. Dans la position enclenchée, l'espace compris entre les doigts de contact 6 est ---à peu près rempli par un corps obturateur 12 de forme essentiellement cylindrique, qui est soumis à la pression exercée par un ressort 13 en direction du tube de contact mobile 4. Les doigts de contact 6 sont alors plaqués, à l'exception de leurs pointes en métal réfractaire qui restent dégagées, contre la surface extérieure du corps de remplissage 12. Dans la position enclenchée, le corps de remplissage est repoussé en arrière par le tube de contact mobile 4, contre la pression exercée par le ressort 13. Les clapets de recouvrement 7 a-f et le corps de remplissage 12 sont réalisés de préférence en polytétrafluoréthymène, qui est commercialisé sous le nom de téflon (marque déposée par la firme Du Pont de Nemours, EUA). Lors d'un déclenchement, un arc électrique s'amorce entre les doigts de contact 6 et le tube de contact 4, cet arc échauffe le gaz qui se trouve dans la chambre de coupure 2 et détermine ainsi une surpression à l'intérieur de ladite chambre de coupure 2. Le corps de remplissage 12 se déplace en direction de la chambre de coupure 2 et remplit en grande partie l'espace qui se trouve au milieu des doigts de contact 6. Aussitôt que le tube de contact mobile 4 arrive dans la position déclenchée, les clapets de recouvrement 7 a-f basculent radialement vers l'intérieur et les segments de recouvrement 8 a-f se rejoignent au dessus de la face frontale 9 du tube de contact 4. Le pied de l'arc électrique, sur le tube de contact 4, se trouve ainsi repoussé dans la tuyère 5 et l'arc se centre sur l'axe de la tuyère. L'autoformation-de gaz sur les segments de recouvrement 8 a-f et l'effet de striction de l'arc (effet de pincement) exercé par lesdits segments contribuent notablement au développement de la surpression. La réduction du volume de la chambre d'extinction provoquée par l'engagement du corps de remplissage 12, contribue elle aussi à l'élévation de la pression et ledit corps de remplissage 12 assure en même temps le maintien du pied de l'arc situé sur la structure de contact fixe 3, sur les parties réfractaires prévues aux extrémités des doigts de contact 6. Dès que la valeur du courant approche du passage par zéro et que l'arc électrique faiblit et dégage la tuyère 5, il s'établit un courant violent de fluide de soufflage, de la chambre de coupure 2 à travers la tuyère 5 en direction de la chambre d'expansion, qui souffle l'arc électrique. Au début du processus d'enclenchement, l'épaulement 10 prévu sur le tube de contact mobile 4 repousse radialement les clapets de recouvrement 7 a-f qui basculent vers l'extérieur, de sorte que les segments de recouvrement 8 a-f ne gènent pas la progression ultérieure dudit tube de contact 4. A la fin du processus d'enclenchement le tube de contact 4 mobile 4 pénètre dans la couronne que constituent les doigts de contact 6, jusqu'à un empiètement suffisant pour établir un contact bon conducteur, qui ne se limite pas aux éléments de garniture réfractaire des extrémités. En même temps, le tube de contact mobile 4 repousse le corps de remplissage 6. REVENDICATIONS 7. Disjoncteur à gaz comprimé, avec une structure de contact fixe (3) disposée à l'intérieur d'une chambre de coupure (2) et un tube de contact mobile (4) qui, à son extrémité qui fait face au contact fixe (3) comporte une tuyère (5) et qui, au moins dans la position déclenchée relie la chambre de coupure (2) à une chambre d'expansion, caractérisé par le fait qu'il comporte un système de segments de recouvrement (8 a-f) en matière isolante disposés coaxialement avec le tube de contact (4), qui en position déclenchée recouvrent la face frontale (9) du tube de contact mobile (4) qui fait face à la structure de contact fixe (3) et que l'on peut repousser à partir de cette position vers l'extérieur, en les faisant glisser ou basculer. 2. Disjoncteur à gaz comprimé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les segments de recouvrement (8 a-f) sont constitués par des éléments en saillie vers l'intérieur dans le sens radial, disposés sur les clapets de recouvrement basculants (7 a-f), aux extrémités qui font face au contact fixe (3). 3. Disjoncteur à gaz comprimé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les clapets de recouvrement (7 a-f) sont soumis chacun aux forces radiales, dirigées vers l'intérieur, exercées par les ressorts antagonistes (11 a-f). 4. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'à sa surface extérieure le tube de contact (4) comporte un épaulement oblique (10) et que dans la position déclenchée et tout au moins dans la région dudit épaulement (10) les clapets de recouvrement (7 a-f) se trouvent plaqués contre la surface extérieure du tube de contact (4). 5. Disjoncteur à gaz comprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les segments de recouvrement (8 a-f) sont réalisés en polytétra- fluoréthylène. 6. Disjoncteur à gaz comprimé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dont la structure de contact fixe (3) comprend une couronne de doigts de contact (6) qui en position enclenchée sont en contact avec la surface extérieure du tube de contact mobile (4), caractérisé par le fait qu'il est prévu un corps de remplissage (12) en matière isolante, de forme essentiellement cylindrique, soumis à une force dirigée vers le tube de contact mobile (4) qui, en position déclenchée, remplit au moins partiellement l'espace compris entre les doigts de contact (6), tandis que dans la position enclenchée il est repoussé en arrière par le tube de contact mobile (4). 7. Disjoncteur à gaz comprimé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le corps de remplissage (12) est réalisé avec du polytétrafluoréthylène.