Brevet FR2575861A1 — publié le 19860711

DISJONCTEUR ELECTRIQUE MINIATURE A CHAMBRE DE FORMATION D'ARC. L'invention concerne un disjoncteur électrique à bottier en matériau isolant moulé renfermant : - une première chambre de formation d'arc délimitée transversalement par les parois latérales du boîtier et contenant un système de contacts séparables, - une deuxième chambre d'extinction d'arc communiquant avec la première chambre et comportant un empilage de tôles de désionisation de l'arc, - un orifice d'échappem-ent ménagé dans le boîtier pour faire communiquer la sortie de la deuxième chambre avec le milieu extérieur, - Ladite première chambre étant dotée de moyens isolants de guidage de L'arc vers l'entrée de la deuxième chambre. Selon le brevet français N 1.331.783, les moyens de guidage de L'arc sont constitués par une paire de joues isolantes s'étendant parallelement~l'une- à L'autre dans le sens de déplacement de l'arc. La fonction principale de ces joues consiste à guider L'arc pendant son allongement de la zone des contacts vers la deuxième chambre d'extinction. Ces joues peuvent être en matériau céramique autorisant une absorption de l'énergie de L'arc, ou en matériau gazogène provoquant un effet gazogène qui propulse l'arc vers les tôles de la deuxième chambre.Un intervalLe separe chaque joue de la paroi latérale correspondante du boîtier pour former un trajet de recyclage des gaz désionisés Cet intervalle communique avec la zone des contacts grâce à une découpe ou échancrure ménagée à la base de chaque joue. Cet agencement à joues rapportées nécessite un positionnement précis- des deux joues tors de l'assemblage du disjoncteur, un montage incorrect pouvant perturber le recyclage des gaz désionisés vers ta zone des contacts. Le remplacement des joues de guidage rapportées par des joues intégrées aux parois- du boitier est également possible tel que décrit dans le brevet français N 2.096.279. La section de la chambre de formation d'arc est agencée en forme de tuyère transversalement à la direction de déplacement de l'arc. Ce dispositif présente deux inconvénients majeurs : - le premier est celui de l'absence de conduits de recyclage des gaz froids avec l'impossibilité de régénérer la zone de séparation des contacts; - le deuxième inconvénient concerne le moulage des parois du boîtier. Le moulage de pièces planes à épaisseur variable, notamment au niveau du col de la tuyère, pose des problèmes de déformation Locale (retassure) et de non planéité. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de permettre la réalisation dun disjoncteur miniature à chambre de formation d'arc améliorée à montage rapide. Le disjoncteur est caractérisé en ce que les moyens de guidage de L'arc comportent deux séries de nervures soLidarisées aux faces internes opposées des pa ois latérales de délimita- tion de la première chambre pour confiner un couloir central dans Lequel se développe L'arc après séparation desdits contacts, La largeur L dudit couloir étant inférieure à L'écar- tement entre les parois latérales, et que des encoches semiouvertes délimitent les nervures de chaque série-pour former des conduits de part et d-'autre dudit couloir pour le recyclage des gaz désionisés vers la zone des contacts. La présence des encoches constitue ainsi une réserve de gaz froid désionisé , et évite les problèmes de moulage grâce à la faible épaisseur des nervures délimitées par les encoches. La géométrie des nervures autorise d'autre part un allongement important des lignes de fuite entre les contacts, ce qui est impossible dans le cas de joues planes. Une partie des nervures peut avoir une forme s'étendant parallèlement aux lignes équipotentielles du champ électrique engendré dans la chambre de formation d'arc après séparation des contacts. La forme, la disposition et le nombre des nervures peuvent être modifiés en fonction des performances demandées au disjoncteur. Selon un premier mode de réalisation, les nervures présentent de chaque côté du couloir une structure arborescente en forme de labyrinthe ou de chicane. Selon un autre mode, les nervures sont rectilignes et s'étendent selon des directions divergentes vers la deuxième chambre. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre de deux modes de mise en oeuvre de L'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans Lesquels : - la figure 1 est une vue partielle d'un disjoncteur équipé d'une chambre de formation d'arc selon l'invention, lwune des parois du bottier étant supposée enlevée; - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe respectivement selon les lignes II-II, III-III, IV-IV de la fig. 1; - la figure 5 représente la circulat-ion des gaz pour differentes positions de l'arc dans la chambre de formation selon la fig. 1, les contacts étant en position séparée; - ta figure 6 montre une variante de réalisation. Sur les figures 1 à 5, un pôle de disjoncteur miniature est logé dans un boîtier 10 en matériau isolant moulé dont la partie inférieure renferme une première chambre 12 de formation d'arc communiquant avec l'entrée d'une deuxième chambre 14 d'extinction d'arc. Un orifice 16 d'échappement est ménagée dans le boitier 10 pour faire communiquer la sortie de la deuxième chambre 14 avec le milieu extérieur. Entre la première chambre 12 de formation d'arc et le compartiment 18 supérieur de logement du mécanisme s'étend une cloison 20 de subdivision du boîtier 10, qui limite les fuites de gaz engendrées par- l'arc dans la chambre 12 vers le compartiment 18. La cloison 2O en matériau isolant est dotée d'une lumière 22 de passage d'un bras de contact 24 monté à pivotement sur un axe 26 et actionné par le mécanisme entre les positions de fermeture et d'ouverture.La lumière 22 présente une forme allongée dans la direction de débattement du bras de contact 24. La deuxième chamb-re 1-4 d'extinction d'arc est constituée par un empilage de tôles 28 en désionisation s'étendant parallèlement au fond 30 du boîtier 10. Au-dessus de la chambre 14 est agence un declencheur électromagnétique 32 destiné à coopérer avec un Levier 34 de déclenchement du mécanisme en présence d'un courant de défaut. L'extrémité libre du bras de contact 24 qui pénètre dans La première chambre 12 de formation d.'arc par la lumière 22 de la cloison 20, est conformée en contact mobile 36 coopérant avec un contact principal fixe 38 associé à un contact d'arc 40 fixe ou semi-fixe. L'une des extrémités de la bobine 42 de commande du déclencheur 32 est reliée à une plage 44 d'une borne 46 de raccordement, tandis que L'autre extrémité est connectée au contact fixe 38. Un tel disjoncteur est bien connu des spécialistes, et il est inutile de décrire plus en détail son agencement ou son fonctionnement. Selon l'invention, la premi-ère chambre 12 de formation d'arc est équipée de moyens de guidage de L'arc vers L'entrée de la deuxième chambre 14. Ces moyens de guidage comportent deux séries de nervures 50a, 50b intégrées aux faces internes opposées des parois latérales 52, 54 de délimitation de la première chambre 12. Les nervures 50a, 50b sont agencées symétriquement par rapport au plan médian de trace XX', de manière à confiner un couloir 56 central dans lequel se développe liarc après séparation des contacts. 36, 40. Les parois latérales 52, 54 font partie des deux coquilles de constitution du boîtier 10, et les nervures 50a, 50b - viennent directement de mouLage avec les coquilles correspondantes.La largeur L du couloir 56 est inferieure à l'écartement entre les parois 52, 54, et l'épaisseur des nervures 50a, 50b est assez mince pour éviter les problèmes de moulage, notamment de retassure sur la face externe des parois 52, 54, et de défaut de planéité du boîtier 10. Les nervures 50a, 50b de chaque série sont délimitées par des encoches 58a, 58b semi-ouvertes formant des conduits de part et d'autre du couloir 56 pour le recyclage des gaz désionisés vers la zone des contacts 38, 40, 36-. Sur les figures 1 à 5, les nervures 50a, 50b présentent une structure arborescente en forme de labyrinthe dont les rami fications sont dirigées vers l'entrez de la deuxième chambre 14. Les ramifications éLémentaires sont reliées à une branche 60 commune s'étendant selon une direction sensiblement parallèle aux lignes équipotentielles du champ électrique engendré dans la premiè e chambre 12 en position d'ouverture des contacts 36, 40. La branche 6G peut également rejoindre ou se trouver au-voisinage de La cloison 20 de subdivision séparant la première chambre 12 du compartiment 18 supérieur. La figure 5 montre la circulation des gaz dans la chambre 12 pour différentes positions de L'arc après séparation des contacts 36, 40. La présence de la branche 60 au voisinage de la zone des contacts 36, 40 engendre un effet gazogène qui favorise la commutation rapide de liarc 61 sur la corne d'arc inférieure 62 (voir position 2). L'effet gazogène provoque une augmentation de pression à L'intérieur de la chambre 12 qui tend à chasser L'arc 1 vers l'entrée de la deuxième chambre 14 (voir positions successives 3 et 4). Le rôle des nervures 50a, 50b consiste exclusivement à guider L'arc 61 dans le couloir 56 à partir de la zone des contacts 36, 40 vers les tôles de désionisation 28.L'extinction de l'arc se produit à L'intérieur de la deuxième chambre 14, après son refroidissement par les tôles 28 (voir position 5). Le recyclage des gaz désionisés (voir flèches en pointiLle) s'effectue ensuite à l'intérieur des encoches 58a, 58b en direction de la zone des contacts 40, 36, ces derniers étant en position d'ouverture. Le creux des encoches 58a, 58b constitue ainsi une réserve de gaz frais. SeLon une variante de réaLisation (non représentée), chaque série de nervures 50a, 50b fait partie d'un support distinct, accolé contre la face interne de la paroi 52, 54 correspon- date du boîtier 10. Le matériau du support peut être different de celui du boîtier 10, notamment en ce qui concerne les propriétés gazogènes. La forme, la disposition et le nombre de nervures 50a, 50b et d'encoches 58a, 58b peuvent bien entendu être modifiés en fonction des performances du disjoncteur. Selon la figure 6, Les nervures 58a de La première chambre 12 sont recti Lignes et s'étendent vers les tôles 28 de la deuxième chambre 14 selon des directions divergentes. Le contact fixe 38 est porté par la corne d'arc inférieure 62, et le bras de contact 24 mobiLe pivote dans le sens horaire vers La position d'ouverture. L'ouverture des encoches 58a ménagées entre les nervures 50a varie en fonction de la position de l'arc dans la première chambre 12. L'ouverture augmente avec l'allongement de t'arc, en étant maximum au niveau de l'entrée de la deuxième chambre14 et minimum au voisinage de la zone des contacts 36, 38. Les flèches indiquent le trajet de recyclage des gaz frais vers la zone des contacts 36, 38, la circulation s'effectuant dans le creux des encoches 58a. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits, mais elle s'étend bien au contraire à toute autre variante restant dans le cadre des équivalences, notamment celle da-ns laquelle ta disposition des nervures 50a, 50b forme des chicanes. Revendications 1. Disjoncteur électrique à boîtier (10) en matériau isolant moulé renfermant - une première chambre (12) de formation d'arc délimitée transversalement par les parois (52, 54) latérales du bo- tier (10) et contenant un système de contacts (36, 38, 40) séparables, - une deuxième chambre (14) d'extinction d'arc communiquant avec la première chambre (12) et comportant un empilage de tôles (28) de désionisation de l'arc, - un orifice (16) d'échappement ménagé dans le boîtier (10) pour faire communiquer la sortie de la deuxième chambre (14) avec le milieu extérieur, - ladite première chambre (12) étant dotée de moyens isolants de guidage de l'arc vers L'entrée de la deuxième chambre (14), caractérisé en ce que les moyens de guidage de l'arc comportent deux séries de nervures (50a, 50b) solidarisées aux faces internes opposées des parois (52, 54) latérales de dliBitation de la première chambre (12) pour confiner un couloir (56) central dans lequel se développe l'arc après séparation desdits contacts, ta largeur L dudit couloir (56) étant inférieure à l'écartement entre les parois (52, 54) Latérales, et que des encoches semi-ouvertes (58a, 58b) délimitent les nervures (50a, 50b) de chaque série pour former des conduits de part et d'autre dudit couloir (56) pour le recyclage des gaz désionisés vers la zone des contacts. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux séries de nervures (50a, 50b) de la première chambre (12) sont agencées symétriquement par rapport au plan médian du bottier (10). 3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les nervures (50a, 50b) viennent de moulage avec les deux coquilles de constitution du boîtier (10) en étant in tégrées aux parois latérales (52, 54), 4. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les nervures (50a, 50b) sont portées par- un support isolant accolé contre la face interne de la paroi (52, 54) latérale correspondante du boîtier (10)-, et que le matériau dudit support peut être différent de celui utilisé pour le boîtier (10). 5. Disjoncteur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'épaisseur des nervures (50a, 50b) est inférieure à la largeur L dudit couloir (56) de guidage de l'arc. 6. Disjoncteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nervures (50a, 50b) s'étendent dans la zone des contacts (36, 38, 40) parallélement à la direction des lignes équipotentielles du champ électrique engendré dans la première chambre (12) en position d'ouverture des contacts. 7. Disjoncteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les nervures (50a, 50b) présentent de chaque côté du couloir (56), une strueture arborescente en forme de labyrinthe ou de chicane. 8. Disjoncteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les ramifications élémentaires des nervures (soya, 50b) sont reliées à une branche (60) commune, et que l'extrémité de ladite branche (60) se trouve au voisinage de la cloison (20) séparant la première chambre (12) du compartiment (18) du mécanisme. 9. Disjoncteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les nervures (50a, 50b) s'étendent vers l'entrée de la deuxième chambre (14) selon des directions divergentes, et que l'ouverture des encoches (58a, 58b) varie selon la position de l'arc dans la première chambre (12), l'ouverture étant maximum au niveau de L'entrée de la deuxième chambre (14) et minimum au voisinage de la zone des contacts (36,38).