Brevet FR2581788A1 — publié le 19861114

INTERRUPTEUR ELECTRIQUE A ECRAN. L'invention concerne un interrupteur électrique dans lequel l'arc qui apparaît entre les contacts au moment de leur ouverture est chassé par un écran isolant se déplaçant entre ces contacts, et est conduit sur des prolongements conducteurs solidaires et voisins de ces contacts avant d'etre totalement déstabilisé. De tels interrupteurs, qui trouvent principalement leur application dans des appareils tels que des disjoncteurs ou autres appareils de protection contre les défauts de courant, font notamment l'objet de la demande de brevet publié No 2 511 185 déposée le 7 Août 1981 par la Demanderesse. L'excellente qualité des coupures établies par l'appareil antérieur peut encore être améliorée, notamment en ce qui concerne le niveau de la tension nominale, si l'on adjoint à cet interrupteur antérieur, des moyens propres à fragiliser l'arc avant d'opérer sa déstabilisation définitive. On sait qu'un arc peut être fragilisé si l'on porte atteinte à l'une des taches cathodique ou anodique sur laquelle se fixe l'un des deux pieds de l'arc. On sait également, que l'on peut disposer dans des chambres de coupure, sur des déflecteurs balayés par les arcs, ou sur des pièces de contact, des matières à base de fluor qui sont susceptibles de dégager rapidement des composés fluorurés, tels que 8F6. On sait enfin, que la tension d'un arc peut être augmentée par son allongement, son fractionnement, ou une réduction de sa section. Pour augmenter la tension de service et réduire les éventualités de réamorçage de l'arc d'un appareil tel que défini ci-dessus, l'invention se propose de lui adjoindre des moyens de fragiliser l'arc, sans faire appel à des produits fluorurés qui sont agressifs, ou à des ailettes qui sont encombrantes, ou à des moyens d'allongement de l'arc, qui nécessitent une dépense d'énergie importante pour produire un écartement correspondant des pièces de contact. Selon l'invention, le but visé est atteint grâce au fait qu'au moins l'un des prolongements est recouvert d'une couche de matière isolante ou revêtement organique, en regard de laquelle se déplace l'extrémité de l'écran, qui est dépourvue de composants halogénés et à l'intérieur de laquelle sont dispersés des filaments conducteurs, respectivement des channes de particules conductrices qui cheminent jusqu'à la pièce de contact, jusqu'au prolongement concerné, et dont la répartition à la surface extérieure de cette couche qui est dirigée vers l'autre pièce de contact est suffisamment large pour établir une division du pied de l'arc en une multiplicité de taches cathodiques réduites qui sont très rapidement renouvelées au fur et à mesure du déplacement de l'écran. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-dessous et à l'examen des figures annexées, parmi lesquelles La figure 1 représente dans une vue en élévation passant par le plan de déplacement Pp' du contact mobile, un interrupteur électrique (selon l'inven tion) en position de fermeture Les figures 2, 3, 5 et 6 représentent de façon agran die et schématique comment peuvent être distribuées des particules conductrices dans une masse isolante La figure 4 représente un détail concernant l'allure du pied d'un arc La figure 7 représente en coupe par un plan QQ' un mode de réalisation d'un revêtement isolant à fibres ou particules conductrices. Un appareil interrupteur conforme à l'art antérieur et dont les éléments sont visibles à la figure 1, comporte dans un boîtier isolant 1 dont seule une portion est représentée, une pièce conductrice fixe 2 supportant une pastille de contact fixe 3, une pièce conductrice mobile 4 présentant un contact mobile 5, et un écran isolant 6 qui vient s'interposer entre les contacts dans le sens de la flèche F, dès que ces contacts viennent de s'ouvrir. La pièce de contact 2 comporte au-delà de la pastille, un prolongement 7, tandis que la pièce de contact mobile présente elle-même un prolongement 8 qui est situé en regard du précédent. Bien que la présence de cette disposition n'intervienne pas directement dans la définition de l'invention, il peut être rappelé que l'extrémité ou bord 9 de l'écran 6 pénètre en fin de course dans une fente ou logement 10 du boitier, où l'arc est étranglé après avoir été déplacé par le bord 9 de l'écran, entre les prolongements 7 et 8. Afin que des réamorçages parasites ne puissent s'établir de part et d'autre de l'écran, celui-ci est guidé sur ses bords latéraux parallèles à F dans deux rainures parallèles telles que 11 qui définissent des chicanes établissant de part et d'autre de lui un isolement efficace. Afin de fragiliser l'arc qui s'établit à l'ouverture des contacts entre les prolongements 7 et 8, on dispose sur l'un de ceux-ci et de préférence sur le prolongement fixe 7, une masse 12 de matière isolante organique, qui est dépourvue de composés halogénés, et à l'intérieur de laquelle sont dispersés des filaments conducteurs 13 ou des chaînes de particules conductrices 14 - voir figures 2 et 3 -. Ces filaments ou ces chaînes établissent entre le prolongement 7, respectivement la pièce 2 et une surface externe 16 de cette masse, de fins chemins conducteurs le long desquels le courant d'arc devra se répartir. En raison du fait que ces filaments ou chaînes aboutissent à la surface 16 avec une répartition suffisamment large, les pieds 17 des arcs 18 qui viennent s'établir sur cette surface lorsque le bord 9 de l'écran les y amène, voir figure 4, se divisent en une multiplicité de taches cathodiques ou anodiques de tailles réduites d'où partent de multiples ramifications 19. I1 a été constaté qu'une telle ramification du pied de l'arc confère à celui-ci une fragilité telle que sa déstabilisation complète peut être établie beaucoup plus facilement qu'en l'absence de la masse isolante et chargée ; un tel constat porte notamment sur une excellente faculté de couper les arcs apparaissant entre les pièces d'un interrupteur dont la tension nominale est voisine de 10.000 Volts. De plus, des réamorçages intempestifs n'ont pu être décelés au cours des ouvertures. Des matériaux organiques pouvant convenir pour constituer la masse isolante 12 ou matrice, sont par exemple ceux qui appartiennent aux familles de polymères thermoplastiques, tels que des polyamides, polyéthylènes, acétates, polycarbonates, etc..., ou des polymères thermodurcissables, tels que les phénoliques, mélamines, époxy, ainsi que ceux qui résultent d'un mélange approprié de ces deux familles. Les filaments ou particules conducteurs font appel soit à des matériaux conducteurs tels que ceux des métaux Cu, Ag, Ni, Al, ou au carbone, soit à des mélanges de ceux-ci, soit à de fines couches métalliques déposées sur des fibres minérales. Aux matériaux organiques mentionnés ci-dessus, peuvent être ajoutées des charges minérales telles que des hydrates d'alumine, talcs, kaolins, silice, etc..., en vue d'en améliorer la conductibilité thermique, respectivement d'introduire au cours du processus des phénomènes endothermiques destinés à refroidir les pieds d'arcs. Au cours d'un processus d'ouverture, les différents pieds d'arcs qui apparaissent à la surface 16 de la masse 12 sont constamment et progressivement renouvelés par l'avancement de l'écran en sens F ; ce renouvellement forcé explique pour partie les excellents résultats enregistrés dans la mesure où les pieds d'arc ne peuvent ainsi se recombiner par stagnation. Selon une disposition particulière, la densité d'apparition des filaments ou chaînes de particules sur la surface 16 de la masse 12a va en décroissant dans le sens de la flèche F, voir figure 5. Selon une autre disposition, la densité volumique de particules, respectivement de chaînes ou filaments conducteurs dans la masse ou matrice 12b va en augmentant en partant de la surface 16 vers le prolongement 7, voir figure 6. Une telle disposition peut notamment faciliter la fixation de cette masse par soudage sur le prolongement. La fixation de la masse 12 peut également être opérée soit au cours d'une opération de frittage, soit au cours d'une opération de surmoulage appliquées directement sur le prolongement concerné. Pour éviter que les pieds d'arcs se fixent sur des régions voisines plus accueillantes (moindre résistance), la masse 12C sera disposée sur plusieurs côtés 20, 21, 22 adjacents à la surface de fixation 23 ou même plus éloignés de celle-ci telle la face opposée 24 - voir figure 7 -. Dans l'ensemble des modes de réalisation qui viennent d'être décrits, on disposera la surface externe 16 de la masse dans un plan voisin de/et parallèle à celui qui est parcouru par l'écran dans son mouvement. Enfin, dans un mode de réalisation qui n'est pas illustré, mais dont le contenu est clair pour l'homme de part, le prolongement 8 du contact mobile 4, 5 est pourvu, sur sa région dirigée vers le prolongement fixe, d'une masse de matière comparable à celles illustrées par 12, 12a, 12b, 12c, soit seul, soit en combinaison avec un revêtement disposé sur un prolongement de contact fixe - voir figures 7 et 2 -. Revendications de brevet 1. Interrupteur électrique dans lequel l'arc qui apparaît entre les contacts au moment de leur ouverture est chassé par un écran isolant se déplaçant entre ces contacts et est conduit sur des prolongements conducteurs solidaires et voisins de ces contacts avant d'être totalement déstabilisé, caractérisé en ce qu'au moins l'un des prolongements (7, 8) est recouvert d'une couche de matière isolante ou revêtement organique (12), en regard de laquelle se déplace l'extrémité (9) de l'écran (6), qui est dépourvue de composants halogénés et à l'intérieur de laquelle sont dispersés des filaments conducteurs (13), respectivement des chaînes de particules conductrices (14) qui cheminent jusqu'à la pièce de contact (2), respectivement jusqu'au prolongement concerné (7), et dont la répartition à la surface extérieure (16) de cette couche qui est dirigée vers l'autre pièce de contact (4, 8) est suffisamment large pour établir une division du pied de l'arc en une multiplicité de taches cathodiques réduites qui sont très rapidement renouvelées au fur et à mesure du déplacement de l'écran. 2. Interrupteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface extérieure (16) de la couche est sensiblement placée dans le voisinage d'un plan RR' contenant l'écran (6). 3. Interrupteur électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la densité de dispersion -d- des fibres, respectivement particules, à la surface extérieure (16) de la couche (12 au diminue en s'éloignant du contact associé (3). 4. Interrupteur électrique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la densité de dispersion -U- des fibres, respectivement particules, est variable à l'intérieur de la couche (12b). 5. Interrupteur électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de matière (12c) recouvre plusieurs surfaces (21, 22, 23, 24) du prolongement (7). 6. Interrupteur électrique selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que l'extrémité (9) de l'écran (6) pénètre en fin de course dans une fente (10), respectivement ouverture, étroite disposée dans le boîtier (1) de l'appareil.