Brevet FR2622735A1 — publié le 19890505

APPAREIL INTERRUPTEUR A REFROIDISSEMENT DES GAZ DE COUPURE. La présente invention concerne un appareil électrique interrupteur muni d'un dispositif de refroidissement des gaz générés lors des coupures. Les appareils interrupteurs tels que contacteurs, section neurs-disjoncteurs, contacteurs-disjoncteurs ou disjoncteurs comportent généralement dans un bottier des contacts séparables, une chambre d'arc située à proximité des contacts, un passage d'évacuation des gaz de coupure, ce passage communiquant, d'une part, avec la chambre d'arc et, d'autre part, avec l'extérieur du boîtier, ainsi qu'au moins un élément métallique disposé dans le bottier pour refroidir les gaz de coupure. De tels refroidisseurs sont généralement obtenus par assemblage de tôles en acier magnétique découpé ; ces tôles sont liées par des supports isolants et disposées dans l'appareil parallèlement au sens d'évacuation des gaz chauds et ionisés de coupure. Leur nature magnétique et leur forme de découpe permettent d'attirer l'arc, tandis que leur structuration en lames parallèles offre une grande surface d'échange de chaleur sous un faible volume. Une telle réalisation est relativement onéreuse, tandis que la distribution et le montage des ensembles de tôles dans l'appareil sont rendus très difficiles du fait que ces ensembles s'imbriquent les uns dans les autres. L'invention a notamment pour but de refroidir les gaz ionisés produits à la séparation des contacts dans un appareil électrique interrupteur à l'aide de moyens simples, peu onéreux et facilitant le montage. Elle a pour autre but de simplifier le moulage des bottiers d'appareils de différents calibres munis des moyens de refroidissement précités. Selon l'invention, l'élément métallique de refroidissement est logé dans le passage d'évacuation des gaz, et il est constitué par au moins une pièce métallique qui détermine un canal muni d'obstacles transversaux et qui est logée dans le passage, de manière que la majeure partie des gaz de coupure empruntant le passage s'écoule avec turbulence le long du canal. La pièce de refroidissement peut être un tube muni de fentes transversales ou être constituée à partir d'un flan découpé et plié ou roulé pour présenter des obstacles et fentes transversales. De préférence, la pièce métallique de refroidissement est constituée par un fil enroulé en hélice, le canal est formé au centre de l'hélice, le plan des spires de l'hélice étant sensiblement perpendiculaire à la direction d'évacuation des gaz dans le passage. La chambre d'arc peut être ainsi exempte de tôles de refroidissement, en particulier lorsqu'il est prévu un écran isolant de coupure d'arc insérable entre les contacts. Le refroidissement des gaz ionisés est ainsi assuré efficacement par des moyens simples et peu coûteux. Le nombre d'éléments de refroidissement peut en outre être déterminé en fonction du calibre de l'appareil lorsque le boîtier présente plusieurs canaux ; selon le calibre, on logera en effet dans les canaux des éléments de refroidissement en nombre variable sans modifier le passage d'évacuation et, par conséquent, en conservant strictement le même boîtier. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement un interrup teur de protection conforme à l'invention La figure 2 montre en coupe un exemple de réalisation de l'interrupteur de protection de la figure 1 Les figures 3 et 4 montrent deux modes de réalisation d'une pièce métallique hélicoidale de refroidissement selon l'invention Les figures 5 et 6 montrent les sections droites de deux variantes de la pièce hélicoïdale Les figures 7 et 8 sont respectivement une vue en perspective et une coupe d'une variante de la pièce de refroidissement Les figures 9, 10 et 11 sont des vues d'une autre variante de la pièce de refroidissement : la figure 9 montrant le flan à partir duquel est réalisée ladite pièce, la figure 10 est une vue de côté de cette pièce après pliage ou roulage du flan, et la figure Il est une vue axiale d'une pièce obtenue par roulage ; et La figure 12 est une vue en perspective d'une autre variante. L'appareil interrupteur de protection de la figure 1 est, par exemple, un sectionneur-disjoncteur, un disjoncteur ou un contacteur-disjoncteur. L'appareil 10 comprend au moins deux contacts séparables 11, 12 logés dans un bottier 13. Le contact mobile 12 est susceptible de se séparer du contact fixe 11 selon la flèche A. Les bornes de l'appareil et leurs liaisons avec les contacts, ainsi que les moyens de commande et de déclenchement des contacts, n'ont pas été représentés, car ils ne sont pas utiles pour la compréhension de l'invention. Une chambre d'arc 14 est prévue dans le boitier 13 au voisinage immédiat des contacts pour assurer un développement contrôlé de l'arc. Au moins un passage ou évent 15 d'évacuation des gaz relie la chambre 14 à l'extérieur du boîtier. Selon l'invention, un ou plusieurs éléments métalliques de refroidissement 16 à canal central 17 muni de chicanes ou d'obstacles et d'interstices ou de fentes transversales sont logés avec jeu dans le ou les passages 15, tandis que la chambre d'arc 14 est démunie des tôles usuelles de refroidissement ; dans un mode de réalisation préféré, chaque élément de refroidissement est une pièce tubulaire formée d'un fil hélicoïdal en matériau magnétique tel que l'acier ou le fer. Cette pièce permet par sa forme un écoulement turbulent des gaz ; elle offre une forte surface d'échange sa masse est déterminée pour autoriser une absorption importante d'énergie. La pièce hélicoidale 16 présente des spires non jointives 18 dont le plan P - P est sensiblement perpendiculaire à la direction E d'évacuation des gaz de coupure dans le passage 15.Le fil métallique 16 présente une conductivité électrique faible, déterminée pour empêcher ou limiter le développement de l'arc entre spires consécutives ou d'un bord à l'autre des fentes transversales. L'appareil interrupteur illustré par la figure 2 comporte un écran 20 de coupure d'arc rotatif autour d'un axe 121 selon la flèche B et insérable entre les contacts 11, 12 lors d'une ouverture afin d'étirer et de refroidir l'arc de coupure. Deux passages 15a, 15b sont prévus pour l'évacua- tion des gaz générés à la coupure. Dans chacun de ces passages est logé un fil hélicoldal respectif 16a, 16b déterminant un canal central 17a, 17b pour l'évacuation et le refroidissement des gaz La forme du refroidisseur hélicoïdal peut être cylindrique (figure 3) ou conique (figure 4) avec, de préférence, une forme divergente diminuant la vitesse des gaz à la sortie. On voit sur la figure 5 que la section de l'hélice peut être circulaire et sur la figure 6 que cette section peut être avantageusement aplatie pour s'adapter à des passages 15 de faible hauteur. Le boîtier peut présenter plusieurs canaux 15a, 15b... d'évacuation des gaz et l'on peut disposer dans chaque canal zéro, une ou deux pièces métalliques de refroidissement, le nombre total de pièces de refroidissement étant déterminé en fonction du calibre de l'appareil ; ainsi, dans l'exemple de la figure 2, on disposera zéro, un ou deux fils hélicoïdaux selon le calibre du sectionneur-disjoncteur, ce qui permet d'utiliser un même boîtier pour des appareils de différents calibres. La pièce de refroidissement des figures 7, 8 est constituée à partir d'un flan 20 dans lequel sont pratiqués des crevés successifs 21 qui constituent le canal 17. La figure 9 montre un autre flan 22 découpé en arêtes de poisson 23 de part et d'autre d'une âme 24, ces arêtes étant pliées ou roulées comme indiqué figure 10 pour produire une pièce tubulaire présentant le canal central 17 (figure 11). La figure 12 montre une variante de la pièce 16 obtenue par découpe transversale d'encoches 25 dans un tube 26. Revendications 1. Appareil électrique interrupteur, comportant dans un boîtier - des contacts séparables, - une chambre d'arc située à proximité des contacts, - un passage d'évacuation des gaz générés lors des coupures, ce passage communiquant, d'une part, avec la chambre d'arc et, d'autre part, avec l'extérieur du bottier, - au moins un élément métallique disposé dans le bottier pour refroidir les gaz de coupure, caractérisé par le fait que - l'élément métallique de refroidissement (16) est logé dans le passage (15) d'évacuation des gaz, - et il est constitué par au moins une pièce métallique qui détermine un canal (17) muni d'obstacles transversaux et qui est logée dans le passage (15) de manière que la majeure partie des gaz de coupure empruntant le passage s'écoule avec turbulence le long du canal (17). 2. Appareil interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce métallique de refroidissement (16) est tubulaire et constituée par un fil enroulé en hélice, et par le fait que le canal (17) est formé au centre de l'hélice, le plan (P - P) des spires (18) de l'hélice étant sensiblement perpendiculaire à la direction d'évacuation (E) des gaz dans le passage (15). 3. Appareil interrupteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les spires (18) de l'hélice ne sont pas jointives. 4. Appareil interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce métallique de refroidissement (16) est tubulaire et constituée par un tube dans lequel sont pratiquées des fentes transversales. 5. Appareil interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce métallique de refroidissement (16) est constituée à partir d'un flan découpé et mis en forme pour présenter des obstacles et fentes transver sales. 6. Appareil interrupteur selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que le boîtier (13) est identique pour plusieurs calibres dudit appareil, les éléments métalliques de refroidissement (16) étant logés dans le canal ou les canaux (15a, 15b) d'évacuation des gaz en nombre déterminé en fonction du calibre de l'appareil. 7. Appareil interrupteur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que la conductivité électrique de la pièce de refroidissement (16) est faible et déterminée pour limiter le développement de l'arc d'un bord à l'autre des fentes transversales.