Brevet FR2576369A1 — publié le 19860725

Dispositif pneumatique d'actionnement d'au moins un vérin à double effet, notamment pour disjoncteur. L'invention est relative à un dispositif pneumatique d'actionnement d'au moins un vérin à double effet, notamment pour disjoncteur. On connait déjà, pour la commande des disjoncteurs, des dispositifs pneumatiques comprenant un distributeur à tiroir relié à une source de gaz comprimé et pouvant déplacer deux valves mettant en communication respectivement l'une et l'autre face du vérin avec une source de gaz comprimé. De tels dispositifs possèdent donc deux positions fixes, correspondant respectivement à la position enclenchée et à la position déclenchée du disjoncteur. Dans chacune de ces positions, l'une des faces du piston et l'une des faces du tiroir de distribution sont à la pression du gaz comprimé. I1 en résulte que la construction du dispositif doit être soignée pour que l'étanchéité du piston et du tiroir soit assurée en permanence. En particulier, les joints doivent être de bonne qualité, notamment celui qui équipe le piston du vérin et qui est de grande dimension donc cher. Par ailleurs, l'air comprimé étant toujours un peu chargé d'humidité, il est nécessaire que les matériaux constituant le piston, le cylindre et les éléments du tiroir de distribution résistent à la corrosion. On utilise donc des aciers spéciaux dont les prix de revient sont élevés. Un but de l'invention est de réaliser un dispositif d'actionnement d'un prix de revient réduit, ne nécessitant que peu de- pièces très soignées et, en tous cas, de petites dimensions. Ce but est atteint par la réalisation d'un dispositif dans lequel, immédiatement après chaque fonctionnement, les faces du piston du vérin et du tiroir de distribution sont mises à l'atmosphère. L'invention a pour objet un dispositif pneumatique d'actionnement d'au moins un vérin à double effet notamment pour disjoncteur comprenant pour chaque vérin à commander deux valves pour mettre en communication avec une source de gaz comprimé une première et une seconde face du piston dudit vérin et comprenant pour l'ensemble des vérins à commander un bloc pilote pour la manoeuvre de vannes-assurant l'ouverture de l'une desdites valves en réponse à un ordre d'ouverture ou de fermeture du disjoncteur, caractérisé en ce que le bloc-pilote comporte un corps dans lequel peuvent coulisser un premier et un second piston, lesdits pistons étant reliés par un ressort tendant à les rapprocher l'un de l'autre, une face de chacun des pistons pouvant être mise en communication avec une source de gaz comprimé respectivement à travers une première et une seconde vanne commandable, le premier piston étant relié à une tige commandant le fonctionnement des deux valves, lesdites valves étant tubulaires et coaxiales entre elles et coaxiales à ladite tige qui les traverse, lesdites valves étant manoeuvrée chacune par une butée fixée sur ladite tige et selon le sens de déplacement de la tige, des moyens étant prévus pour évacuer le gaz comprimé hors du bloc pilote et hors du vérin dès que celle des vannes qui était ouverte se ferme. L'invention sera bien comprise par la description ci-après d'un mode préféré de réalisation, en référence au dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif pneumatique selon l'invention, en position de repos. - la figure 2 est une vue en coupe du même dispositif, en cours d'exécution d'-un ordre de déclenchement du disjoncteur. - la figure 3 est une vue en coupe du même dispositif, en cours d'exécution d'un ordre d'enclenchement du disjoncteur. - la figure 4 illustre une variante dans lequel le dispositif d'actionnement comprend un bloc-pilote permettant de commander plusieurs disjoncteurs à des instants différents. La description ci-après est faite dans le cas de l'application du dispositif de l'invention à la manoeuvre d'un disjoncteur. Bien entendu, cette application n'est donnée qu'à titre d'exemple et ne doit pas être considérée, comme limitative. Dans la figure 1, la référence 1 désigne un piston dont la tige 1A est reliée à l'équipage mobile d'un disJoncteur non représenté. Le piston est l'un des éléments d'un vérin à double effet puisque les deux faces 1B et 1C du piston peuvent être mise alternativement en communication avec une source de gaz comprimé. Le piston peut coulisser dans un cylindre 2 compris entre un carter 3 et une culasse 4. La référence 5 désigne une bride permettant la liaison avec le disjoncteur à commander. L'actionnement du piston est obtenu par un gaz comprimé en provenance d'un réservoir A. Ce gaz est amené au cylindre par l'intermédiaire de deux valves de révolution coaxiales 6 (valve d'ouverture du disjoncteur) et 7 (valve de fermeture du disjoncteur). Chacune des valves comporte une partie tubulaire et une partie centrale. La partie centrale de la valve 6 coulisse dans un corps 8 et, dans la position de repos de la figure 1, est appliqué par un ressort 9 sur un joint 8A du corps 8. En outre, elle possède une partie cylindrique venant coulisser de manière étanche grâce à un joint 8B dans une portion cylindrique du corps. La valve 7 est intérieure à la valve 6 et coaxiale à celle-ci. Elle possède une partie cylindrique coulissant de manière étanche grâce à un joint 6A dans une portion toroïdale pouvant venir en butée étanche contre un joint 6B de la valve 6. Un ressort 10 prenant appui sur un redan de la valve 6 assure une pression de la valve 7 contre le joint 6B. Le corps de la valve 8 et la face 1C du piston sont reliés par un conduit 11. Des trous 12 de la valve 6 mettent en communication l'intérieur de la valve 6 avec le volume 13 compris entre la valve 6 et le corps 8. Des trous 15 dans le carter 3 permettent la mise a' l'atmosphère du volume côté face 1B du piston après une phase d'ouverture. Des trous calibrés 16 dans le cylindre 2 permettent l'amortissement du piston à l'enclenchement (voir figure 2). Des trous calibrés 17 dans le cylindre 2 permettent l'amortissement du piston au déclenchement (voir figure 3). La référence 18 désigne un segment d'étanchéité du piston 1. Le carter 3 est muni d'un capot 20 et d'un capot 21. Le capot 21 est muni de trous 14 pour la mise à l'atmosphère en fin de mouvement de la valve 7. Les valves sont manoeuvrés par une tige 25 relié à un bloc pilote 50 qui sera décrit plus loin. La tige 25 peut etre en matériau souple puisqu'elle reste constamment à l t intérieur de tubes, comme la partie tubulaire de la valve 7 ou un tube 22 reliant I1 ensemble valves-vérin au bloc pilote 50. Le tube 22 n'est donc pas nécessairement rectiligne mais peut être courbe, selon la disposition choisie pour l'installation du dispositif d'actionnement. La tige 25 peut commander plusieurs ensembles valves-vérin comme celui représenté dans la figure 1, car elle peut être prolongée comme on le voit à la gauche de la figure 1. On commande ainsi, avec le même appareil, plusieurs disjoncteurs ou les trois phases d'un meme disjoncteur triphasé. Les références 23 et 24 désignent deux écrous-butoir portés par la tige 22 et servant à la manoeuvre de valves 6 et 7. Les références 26 désignent les vis permettant la fixation des tubes de guidage 22 aux capots correspondants. La tige 25 est manoeuvrée par un bloc pilote pneumatique 50 qui est décrit maintenant. Le bloc pilote comprend un corps 33 muni de deux canalisations internes 43 et 44, reliées par des valves référencées respectivement 53 et 54 à un réservoir de gaz comprimé A' qui peut être distinct ou non du réservoir A mentionné précédemment. Les valves sont de préférence des électro-valves qui s'ouvrent sur un signal électrique. La valve 53 reçoit un ordre F de fermeture du disjoncteur (enclenchement) alors que la valve 54 reçoit un ordre 0 d'ouverture (déclenchement). Le corps du bloc pilote comporte deux fonds 31 et 34 et un corps cylindrique 32 à deux diamètres internes dans lequel peuvent-coulisser un piston 30 de pilotage de l'ordre 0 et un piston 29 de pilotage de l'ordre F. On désigne par 29A et 29B les volumes de part et d'autre du piston 29. La référence 28 désigne un capot fixé au fond 31 et servant à fixer le tube de guidage de la tige 25 qui est elle-même fixée au piston 29 par un écrou 27. Un tiroir 35 poussé par un ressort 38 s'appuyant sur une paroi du corps 32, coulisse entre le corps 33 du bloc pilote et le corps 32 ; il permet, comme on le verra, d'assurer les cyeles rapides F-O (enclenche ment-déclenchement) en obturant la canalisation 44 dès l'apparition d'un ordre 0 même si la vanne 53 est encore ouverte sur un ordre F précédent. Pour cela la section du tiroir est en communication par une canalisation 45 avec la canalisation 43. Le tiroir est muni de trous 35A qui coopèrent avec des trous 42 du corps 32 pour relier, lorsque le tiroir est dans la position de la figure 1, la canalisation 44 et le volume 29B. Lorsque le tiroir 35 est dans la position où il obture la canalisation 44, (figure 2), les trous 42 permettent la mise à l'atmosphère, par une canalisation 111, du volume 32A. Des trous 40 dans le fond 31 permettent la mise à l'atmosphère du volume 29A tandis que des trous 40A, dans le corps 32, font communiquer le volume 29B avec l'extérieur. Le piston 29 est prolongé par une portion en forme tige 29C terminé par un disque 29D. Le piston 30 comprend une portion 30A évidée dans laquelle peut coulisser le disque 29D. Un puissant ressort bandé 36 est disposé à l'intérieur de la portion 30A et s'appuie contre- le disque 29D. Le piston 30 comprend une partie 30B coulissant dans le corps 33. Lorsque le piston 30 est en butée contre le piston 29, un espace 43A subsiste entre la partie 30B et le corps 32, dans le prolongement de la canalisation 43, de manière que la pression puisse s'exercer sur la partie 30B lorsque la vanne 54 est ouverte. Une canalisation 37 à l'intérieur du piston 30 permet la mise à l'atmosphère de l'espace 43A lorsque la vanne 54 est refermée. Un ressort 39 applique le piston 30 contre le piston 29 et permet lors du réglage de l'appareil, et notamment des jeux J1 et J2 (voir figure 1) des butées 23 et 24 de la tige 25, de s'assurer que le piston 30 est bien positionné en butée sur le piston 29. Des trous 40B font communiquer avec l'extérieur le volume situé à droite du piston 30B. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. La figure 1 montre le disjoncteur en position fermée. Un organe de verrouillage, non représenté, maintient le piston 1 dans la position indiquée. Tous les volumes, hormis le faible volume entourant les parties centrales des valves 6 et 7, sont à l'atmosphère. La-valve 6 est en appui sur son siège 8A, par l'action respective des ressorts 10 et 9. Du côté du bloc pilote 50, les ressorts 36 et 39 maintiennent les pistons 29 et 30 dans la position indiquée. Lorsqu'un ordre 0 d'ouverture arrive sur la vanne 54, celle-ci s'ouvre et la pression pousse le piston 30 vers la droite de la figure et simultanément le tiroir 35 vers la gauche. Si un ordre F était encore présent, il se trouverait immédiatement interrompu. Le déplacement du piston 30 s'accompagne du déplacement du piston 29 dont il est rendu solidaire par le ressort 36. L'air du volume 29B s'échappe par les trous 42, 35A et la canalisation 41, ainsi que par les trous 40A. Les trous 40 permettent à l'air de pénétrer dans le volume 29A sans que le déplacement du piston 29 n'y crée de dépression. La tige 22 est entrainée, vers la droite dans les figures. La butée 23 entraîne la -valve 6 qui quitte son siège, mettant ainsi en communication le réservoir A avec la face 1B du piston qui entrain la tige de manoeuvre 1A du disjoncteur vers le bas de la figure, provoquant l'ouverture du disjoncteur. Au cours de ce mouvement l'air du cylindre du côté de la face 1A du piston s'échappe par la canalisation 11, les trous 12 et le trous 14 en passant par l'espace 6C qui s'ouvre entre la valve 6 et le corps de valve 8. Un silencieux non représenté peut être disposé au droit des trous 14. Pendant le mouvement de la valve 6, la valve 7 reste plaquée sur son siège 6B. Les trous 17 assurent l'amortissement pneumatique du piston 1. Les traits en tiretés indiquent la position du piston en fin d'ouverture du disjoncteur. Lorsque l'ordre 0 est supprimé, la vanne 54 est fermée et l'air qui a déplacé le piston 30 du bloc pilote s'échappe par la canalisation 37. Le piston 30, sous l'effet du ressort 39, reprend sa position d'origine en provoquant le déplacement de la tige 25 vers la gauche de la figure. Comme la section S1 de la partie gauche 6D de la valve 6 est supérieure à la section S2 de la partie droite 6E, la valve 6 revient à sa position initiale (figure 1). L'air comprimé qui surmontait la face 1B du piston s'échappe par les trous 15 suivis, éventuellement, d'un silencieux. Le tiroir 35 reprend sa position initiale sous l'effet du ressort 38. Le bloc pilote 50 et l'ensemble valves-vérin se retrouvent donc dans l'état initial de la figure 1 avec toutes les pièces hors pression sauf autour des corps des valves 6 et 7. Pour fermer le disjoncteur (enclenchement) on envoie un ordre F de fermeture à la vanne 53 qui s'ouvre et établit la oommunication entre le réservoir A' et le volume 29B, par la canalisation 44, les trous 35A et les trous 42. Le piston 29 est déplacé vers la gauche, contre l'action du ressort qui est davantage comprimé. Le piston 30 reste en butée sur le corps 33. La tige 25 est déplacée vers la gauche de la figure et la butée 24 entra me la valve 7 qui décolle de son siège, établissant la communication entre le réservoir A et la face 16 du piston, par les trous 12, le volume 13 et la canalisation 11. Pendant cette phase, la valve 6 reste en butée sur son siège. La partie terminale 7A de la valve 7 vient en appui contre un redan de la valve 6, fermant ainsi le passage du gaz vers l'extérieur par les trous 14. La pression sur la face 1C du piston provoque son déplacement (vers le haut dans la figure 3) et la fermeture du disjoncteur. Les traits en tiretés montrent la position finale du piston en fin de phase d'enclenchement, cette position finale est conservée grace à un organe de verrouillage approprié non représenté. Les trous calibrés 16 amortissent le mouvement du piston en fin de course. Les trous 17 assurent le remplissage du volume engendré par le déplacement du piston en évitant tout freinage qui serait dû à- un effet de dépression. Lorsque le signal F sur la vanne 53 est supprimé, celle-ci se ferme. Le gaz du volume 29B s'échappe par les trous 40A ; le ressort 36 ramène le piston 29 en butée sur le piston 30, produisant un déplacement corrélatif de la tige 25. Sous l'action d'une part du ressort 10 et également sous l'action pneumatique qui s'exerce sur la vanne 7 du fait que la section S4 de la partie 7A (à droite dans la figure) est supérieure à la section S3 du corps- de cette valve, la vanne 7 reprend sa position initiale en butée sur la vanne 6. La partie 7A de la vanne 7 s'écarte du redan correspondant de la vanne 6, ouvrant le passage vers l'extérieur au gaz contenu dans le tube Il et dans le volume situé du côté de la face 1C du piston. En fin de phase d'enclenchement, le dispositif se retrouve dans son état initial, c'est-à-dire hors pression. On voit donc que seuls les corps des vannes 6 et 7 et leurs sièges doivent être réalisés avec précision et en materiau résistant à la corrosion, car ce sont les seuls éléments qui sont constamment soumis à la pression du gaz comprimé. Toutes les autres pièces du dispositif, qui ne sont soumises à la pression qu'au cours des périodes de fonctionnement, peuvent être de constitution plus rustique et réalisées par exemple en aluminium. Le bloc pilote des figures 1 à 3 commande le mouvement d'une tige 25 qui, comme on l'a vu, peut, en raison de la configuration tubulaire et coaxiale des valves qu'elle traverses et actionne, assurer le mouvement simultané de plusieurs ensembles valves-vérin. La figure 4 montre schématiquement un bloc plote comportant un corps 60 commandant 3 tiges 61, 62, 63 coaxiales pouvant être reliée chacune à un ensemble valves-vérin pour la manoeuvre d'un disjoncteur ou d'une phase d'un disjoncteur. Chaque tige est associée à un ensemble de deux pistons tel que 64, 65 dont l'un 64 est solidaire de la tige et l'autre 65 est semi mobile et appliqué contre une butée 66 de la tige par un ressort comprimé 67. Le piston 65 est actionné par des ordres F transmis'à travers une canalisation 68 et le piston 64 par des ordres O transitant par une canalisation 69. On peut ainsi, avec un même bloc pilote commander, à des instants différents, plusieurs disjoncteurs ou les diverses phases d'un disjoncteur triphasé. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pneumatique d'actionnement d'au moins un vérin à double effet notamment pour disjoncteur comprenant pour chaque vérin à commander deux valves (6, 7) pour mettre en communication avec une source de gaz comprimé (A) une première (1B) et une seconde (1C) face du piston (1) dudit vérin et comprenant pour l'ensemble des vérins à commander un bloc pilote pour la manoeuvre de vannes assurant l'ouver- ture de l'une desdites valves en réponse à un ordre (0) d'ouverture ou de fermeture (F) du disjoncteur, caractérisé en ce que le bloc-pilote comporte un corps dans lequel peuvent coulisser un premier (29) et un second (30) piston, lesdits pistons étant reliés par un ressort (36) tendant à les rapprocher l'un de l'autre, une face de chacun des pistons pouvant être mise en communication avec une source de gaz comprimé (A') respectivement à travers une première (53) et une seconde (54) vanne commandable, le premier (29) piston étant relié à une tige (22) commandant le fonctionnement des deux valves (6, 7), lesdites valves étant tubulaires et coaxiales entre elles et coaxiales à ladite tige (22) qui les traverse, lesdites valves étant manoeuvrée chacune par une butée (23, 24) fixée sur ladite tige (22) et selon le sens de déplacement de la tige, des moyens (37, 11OA, 6C, 15) étant prévus pour évacuer le gaz comprimé hors du bloc pilote et hors du vérin dès que celle des vannes (53, 54) qui était ouverte se ferme. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le gaz hors du bloc pilote (50) dès que la première vanne (53), qui était ouverte, se ferme, sont constitués par des canalisations (37) traversant le piston (30) et débouchant vers l'extérieur et par un ressort (39) de rappel vers sa position initiale. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le gaz hors du bloc pilote (50) dès que la seconde vanne (54), qui était ouverte, se ferme, comprennent des trous (40A) dans le cylindre dans lequel coulisse le premier (29) piston. 4/ Dispositif-selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc pilote comprend un tiroir (35) pouvant être déplacé pneumatiquement dès que la seconde (54) yanne est ouverte pour fermer l'accès au gaz pouvant provenir de la première (53) vanne. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la première valve (6) comprend un corps central creux encadré de deux portions tubulaires-et présentant une ouverture débouchant vers l'exté- rieur, la seconde valve (7) comprenant un corps central coulissant à l'intérieur dudit corps creux de la première valve et pouvant venir en butée étanche contre un joint (6B) porté par le corps central creux de la première vanne pour fermer ladite ouverture, une canalisation (11) et des trous (12) faisant communiquer l'espace entre les portions tubulaires des valves avec la seconde face du piston. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première vanne (6) comprend au moins un trou (12) dans sa partie tubulaire située du côté du joint (6B). 7/ Disjoncteur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'un ressort (10) tend à appliquer le corps central de la seconde vanne (7) contre le joint (6B) de la première vanne (6). 8/ Disjoncteur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la première vanne (6) est munie d'un ressort (9) tendant à l'appliquer en permanence contre son siège. 9/ Disjoncteur selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la première vanne comprend une première section (6D) et une seconde section (6E) soumises, lorsque la vanne est ouverte, à la pression du gaz comprimé, la dimension de la première section étant supérieure à celle de la seconde section de manière à tendre à ramener la première vanne (6) contre son siège (8A). 10/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le gaz comprimé surmontant la première (1B) face du piston (1) du vérin lorsque ladite seconde (54) vanne, qui était ouverte, se referme, comprennent des trous (15) dans le carter du vérin, lesdits trous et ladite première valve (6) étant agencés pour que l'intérieur du vérin ne communique par ces trous avec l'extérieur que lorsque la première valve (6) est fermée. 11/ Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les moyens pour évacuer le gaz surmontant la seconde (1C) face du piston lorsque la première vanne (53), qui était ouverte3 se ferme, comprennent une portion d'extrémité (7A) de ladite seconde valve (7) venant obturer l'espace cylindrique entre les deux valves (6) et (7), lorsque la seconde valve est ouverte, en coopérant avec un redan correspondant à l'extrémité de la première valve (6), ladite portion d'extrémité s'écartant dudit redan lorsque la-seconde valve est fermée, faisant communiquer ledit espace cylindrique avec l'extérieur. 12/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la tige (25) est disposée dans un tube reliant le bloc pilote (50) et l'ensemble valves et vérin (1, 6, 7). 13/ Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite tige (25) est réalisée en matériau souple. 14/ Dispositif pneumatique d'actionnement de plusieurs vérins à double effet notamment pour disjoncteur électrique comprenant pour chaque vérin à commander deux valves (6, 7) pour mettre en communication avec une source de gaz comprimé (A) une première (1B) ou une seconde (1C) face du piston (1) dudit vérin et comprenant pour l'ensemble des venins à commander un bloc pilote, caractérisé en ce que ledit bloc pilote comporte, si n est le nombre de vérins à commander, n tringles tubulaires coaxiales, chaque tringle (61, 62, 63) étant associé à un premier (64) et à un second (65) piston reliés par un ressort, chacun des pistons étant relié à un réservoir (A') à travers une vanne commandable s'ouvrant respectivement sur un ordre (0) d'ouverture ou (F) de fermeture du disjoncteur, les deux valves de chaque vérin étant actionnées par une même tringle.