Brevet FR2628258A1 — publié le 19890908

INTERRUPTEUR ROTATIF MULTIPOLAIRE A ENVELOPPE ETANCHE COMMUNE A TOUS LES POLES L'invention est relative à un interrupteur rotatif multipolaire moyenne tension ayant une enveloppe étanche, remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, dont le pourtour interne porte par pôle deux contacts fixes diamétralement opposés, coopérant avec un pont de contacts en forme de couteau pivotant,- porté par un arbre rotatif de commande, les différents pôles étant échelonnés régulièrement le long dudit arbre à l'intérieur de l'enveloppe, dont l'un des fonds est traversé d'une manière étanche par l'arbre de commande. Un interrupteur rotatif du genre mentionné fait l'objet de la demande de brevet nO 8709009 déposé le 25 juin 1987 par la demanderesse et cet interrupteur comporte une enveloppe étanche d'une dimension d'autant plus importante que les tensions sont élevées pour assumer la tenue diélectrique. Il a déjà été proposé de réaliser des enveloppes d'interrupteurs moyenne tension en matériaux isolants moulés mais ces pièces sont d'une fabrication délicate et coûteuse et d'une tenue mécanique limitée. I1 est également possible de réaliser l'enveloppe en métal mais l'isolation entre les pièces sous tension, nécessite un grand nombre de pièces isolantes et de nombreux joints d'étanchéité entre ces différentes pièces constitutives de l'enveloppe.Ces interrupteurs sont conçus pour un fonctionnement sans entretien pendant plusieurs dizaines d'années. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'fun interrupteur rotatif moyenne tension, de fabrication simple et d'une grande fiabilité. L'interrupteur rotatif selon l'invention est caractérisé en ce que ladite enveloppe comporte trois parties assemblées d'une manière étanche, une première partie en forme de cadre métallique, enveloppant ledit arbre de commande avec lesdits couteaux pivotants, lequel arbre est monté en rotation sur ledit cadre et une deuxième et troisieme parties en forme de capots en un matériau isolant moulé coiffant de part et d'autre ledit cadre métallique et portant lesdits contacts fixes. L'enveloppe étanche ou la cuve est commune à tous les pôles de l'interrupteur, généralement aux trois pôles d'un interrupteur tripolaire, et cette cuve du type hybride comporte une partie centrale métallique assurant 1 'ossature de support et le guidage mécanique de l'arbre de commande, tandis que les deux parties isolantes assujetties rigidement à la partie métallique, assurent l'isolation électrique et le support mécanique des pièces fixes ou traversées portant les contacts fixes de l'interrupteur. Le cadre métallique constitue une ceinture centrale en forme de parallélépipède rectangle dont les deux grandes faces sont ouvertes et coiffées par les deux capots isolants. L'arbre de commande s'étend suivant l'axe longitudinal du cadre métallique en étant porté par des paliers disposés sur les petits côtés du cadre.L'un des paliers est traversé d'une manière étanche par l'extrémité de l'arbre de commande qui fait saillie vers l'extérieur de l'enveloppe pour une commande extérieure de l'interrupteur. L'interface entre le capot isolant et le cadre métallique est un plan défini par le bord du cadre métallique, agencé en bride de fixation, par exemple par des boulons ou tout autre moyen approprié. L'étanchéité entre le capot et le cadre métallique est une étanchéité statique facile à assurer par des joints standards, ou par injection de matériaux. En position de fermeture, les ponts de contacts en forme de couteaux s'étendent suivant la hauteur du cadre métallique. Une rotation de 600 de l'arbre de commande amene les ponts de contacts en position d'ouverture de l'interrupteur. La largeur du cadre métallique doit bien entendu être suffisante pour encadrer avec jeu les ponts de contacts en position d'ouverture. Chaque contact fixe est porté par l'extrémité interne d'un insert, agencé en traversee du capot isolant, dont l'extrém té externe au capot constitue.une plage de connexion. L'insert traverse le sommet d' un cône faisant saillie vers l'extérieur et définissant à l'intérieur de l'enveloppe un alvéole conique enveloppant le contact fixe. Le capot comporte ainsi trois saillies coniques chacune associée à l'un des pôles de l'interrupteur, ces trois saillies étant alignées suivant l'arbre de commande de l'interrupteur. La face externe de la saillie conique porte des ailettes d'allongement de la ligne de. fuite et selon une caractéristique importante de l'invention ces ailettes s'étendent parallèlement à l'insert suivant une trajectoire hélicoidale tournante et descendante le long du cône. Cette disposition verticale des ailettes limite le dépôt d'impuretés susceptibles de réduire la rigidité diélectrique et permet une évacuation de l'eau de condensation ou de toute autre origine par écoulement vers la base du cône qui est ouverte. Les deux capots isolants sont des pièces identiques montées face à face, de part et d'autre du cadre métallique. L'arbre de commande peut etre une pièce métallique ou être constitué de plusieurs tronçons, chacun correspondant à l'un des pales de l'interrupteur, ces tronçons étant aboutés et raccordés rigidement par tout moyen approprié. L'arbre peut être du type hybride partiellement métallique ou partiellement isolant ou entièrement en matiere isolante, d'une manière bien connue des spécialistes. Le cadre métallique central constitue un anneau de garde évitant tout amorçage entre les contacts fixes et ce cadre métallique peut bien entendu être relié au conducteur de terre. Selon un développement important de l'invention, le cadre métallique porte en regard de chaque pont de contact, un contact de mise à la terre électriquement connecté au cadre. Le contact de mise à la terre est disposé sur la trajectoire de pivotement du pont de contact, de manière à assurer la mise à la terre par l'intermédiaire du cadre métallique de l'ensemble des ponts de contacts dans une position intermédiaire de l'arbre de commande entre les positions d'ouverture et de fermeture. La disposition des contacts de mise à la terre sur le cadre métallique, évite tout insert additionnel sur les capots isolants et toute connexion électrique complémentaire de mise à la terre.Le cadre comporte avantageusement un hublot pour voir la position des contacts. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation et partiellement en coupe axiale d'un interrupteur selon l'invention, représenté en position -fermée; - la figure 2 est une coupe à échelle agrandie suivant la ligne II/II de la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective du capot isolant de l'interrupteur selon la figure 1; - la figure 4 est une vue en perspective du cadre métallique de l'interrupteur selon la figure 1. Sur les figures, l'interrupteur rotatif tripolaire moyenne tension comporte une enveloppe étanche 10 dans laquelle sont logés les trois pôles R S T de l'interrupteur. L'enveloppe étanche est commune aux trois pôles et elle est remplie d'un gaz à rigidité diélectrique élevée, tel que l'hexafluorure de soufre sous pression atmosphérique ou en surpression. Les trois pôles R S T de l'interrupteur sont identiques et seul l'un d'entre eux est décrit en détail par la suite. Chaque pôle comporte deux contacts fixes 14, 16, disposés sur la face interne de l'enveloppe 10 en des points diamétralement opposés et portés par des inserts 18, 20, constituant des traversées étanches de l'enveloppe 10. Les contacts fixes 14, 16, coopérent en position de fermeture de i'interrupteur avec un pont de contacts en forme de couteau rotatif 28, porté par un arbre de commande 22.Chaque couteau rotatif 28 est constitué de deux lames de contact 24, 26, dont les extrémités opposées 30, 32, forment des pinces de contact mobiles coopérant chacune avec l'un des contacts fixes 14, 16. Dans la position fermée de l'interrupteur, représentée à la figure 1, le couteau 28 relie électriquement les contacts fixes 14, 16, et l'ouverture de l'interrupteur est réalisée par une rotation de 600 de l'arbre 22 amenant les couteaux 28 dans une position horizontale représentée en trait discontinu sur la figure 2.Les deux contacts fixes 14, 16 sont identiques et chacun est agencé en forme de plot cyiindrique d'axe parallèle à l'arbre 22. A l'intérieur de l'un ou des 2 plot(s) cylindrique(s) 14, 16, est logé un aimant permanent 34 qui assure le soufflage magnétique d'un arc tiré entre les contacts 14, 30 ; 16, 32, lors de l'ouverture de l'interrupteur. Un tel. interrupteur est décrit en détail dans la demande de brevet précité auquel on se réfèrera avantageusement pour de plus amples détails, notamment sur le mode d'extinction des arcs par soufflage magnétique et déplacement de la racine d'arc vers une zone cachée. Selon la présente invention l'enveloppe étanche 10 est constituée de trois partie ; un cadre métallique central 36, un capot supérieur 38 et un capot inférieur 40. Les capots inférieurs et supérieurs 38, 40 sont identiques et sont des pie ces isolantes moulées par exemple en résine époxy. Le cadre métallique 36 est un parallélépipède rectangle dont les deux grandes faces latérales 42, 44, sont ouvertes et sont chacune coiffée par l'un des capots isolants 38, 40, de forme conjuguée. Le cadre métallique 36 constitue une ceinture rectangulaire dont les deux petits côtés 46, 48, portent en leur centre.des paliers 50, 52, de l'arbre de commande 22. L'arbre de commande 22 s'étend sur l'axe longitudinal du cadre 36 et il traverse d'une manière étanche le palier 52 pour faire saillie à l'extérieur de l'enveloppe 10 et permettre la commande de l'interrupteur. Les bords 54; 56 du cadre métallique 36 sont repliés en équerre pour définir un plan de joint et des brides de fixation des capots isolants 38, 40. La fixation d'une manière étanche des capots 38, 40 sur le cadre métallique 36-peut être réalisée par des boulons 58 avec interposition de joints d'étanchéité (non représentés) ou par tout autre moyen approprié, notamment par collage. Les capots isolants 38, 40 sont identiques et seul le capot 38 supérieur est décrit ci-après. Le capot 38 de forme générale rectangulaire, correspondant à celle du cadre métallique 36, comporte trois saillies en forme de cônes 60, 62, 64 correspondant chacune à l'un des pôles R S T. Les trois saillies coniques 60, 62, 64, sont alignées le long de l'arbre de commande 22 et les traversées 18, portant les contacts fixes 14 des différents pôles R S T, passent par les sommets des saillies coniques 60, 62, 64. Chaque saillie 60, 62, 64 définit à l'intérieur de l'enveloppe10, un alvéole conique 66 enveloppant le contact fixe 14 disposé au voisinage de la base du cône.La hauteur du cadre métallique 36 correspond sensiblement à la longueur du couteau mobile 28, l'ensemble étant agencé de telle manière que la zone de contact entre couteau mobile 28 et contacts fixes 14, 16, est sensiblement au niveau du plan de joint ou interfaces 42, 44 des capots isolants 38, 40 et du cadre métallique 36. La face externe de chaque saillie conique 60, 62, 64, porte des ailettes 68 d'allongement de la ligne de fuite venant de moulage avec le capot 38, 40. Les ailettes s'étendent suivant une direction parallèle aux inserts 18 correspondant généralement à la direction verticale, et ces ailettes 68 s étendent le long d'une trajectoire hélicoidale centrée sur l'axe du cône et descendant le long du cône pour déboucher librement à la base du cône.Cet agencement évite tout espace clos susceptible d'accumulation d'impuretés. Ces ailettes 68 peuvent être en une ou plusieurs parties. En se référant plus particulièrement à la figure 2, on voit que le cadre métallique 36 porte en regard de chaque pont de contacts mobiles 28, un contact de mise à la terre 70 susceptible de coopérer avec le pont de contacts mobiles 28 dans une position intermédiaire entre la position de fermeture représentée en trait plein sur la figure 2 et- la position d'ouverture représentée en trait discontlnu. Dans cette position intermédiaire, la pince de contacts mobiles 32 inférieure reste au contact du contact fixe 16 prolongé à cet effet par une électrode 72 d'une manière bien connue des spécialistes. Dans la position intermédiaire de mise à la terre, les trois ponts de contacts 28 sont électriquement connectés par les contacts de mise à la terre 70, au cadre métallique 36, lequel est lui-même mis à la terre. Le fonctionnement de l'interrupteur selon l'invention est évident et il suffit de remarquer que le cadre métallique 36 constitue une ossature rigide de l'interrupteur et un support mécanique de l'équipage mobile. Les capots 38, 40 en matière isolante moulée, assurent essentiellement l'isolation électrique et l'étanchéité de l'enveloppe 10, le nombre limité d'inserts et les faibles contraintes mécaniques facilitant leur conception et leur moulage. Le cadre métallique 36 facilite la mise à la terre de l'interrupteur par les contacts 70 portés directement par le cadre 36 et il évite tout risque d'amorçage entre les contacs fixes 14, 16, en constituant un anneau de garde central. L'invention est bien entendu applicable à un interrupteur ayant un nombre de pôles différents ou à un interrupteur dont l'équipage mobile constitué par l'arbre de commande 22 et les ponts de contacts 28, serait agencé différemment. La base des cônes 60, 62, 64 peut être rectangulaire ou carrée ou éventuellement circulaire ou ovale, les ailettes 68 pouvant être discontinues de la manière représentée à la figure 3. Le cadre métallique 36 peut comporter un hublot 74 permettant de voir la position des contacts et le cas échéant une membrane de sécurité 76, dont l'étanchéité est facile à assurer. REVENDICATIONS : 1. Interrupteur rotatif multipolaire moyenne tension ayant une enveloppe (10), remplie d'un gaz à rigiditédiélectrique élevée, dont le pourtour interne porte par pôle deux contacts fixes (14, 16) diamétralement opposés, coopérant avec un pont de contacts (28) en forme de couteau pivotant, porté par un arbre rotatif (22) de commande, les différents pôles R, S, T étant échelonnés régulièrement le long dudit arbre (22) à l'intérieur de l'enveloppe (10), dont l'un des fonds est traversé d'une manière étanche par l'arbre de commande, caractérisé en ce que ladite enveloppe (10) comporte trois parties assemblées d'une manière étanche, une première partie en forme de cadre métallique (36), enveloppant ledit arbre (22) de commande avec lesdits couteaux pivotants (28), lequel arbre est monté à rotation sur ledit cadre (36) et une deuxieme (38) et troisième (40) parties en forme de capots en un matériau isolant moulé coiffant de part et d'autre ledit cadre métallique et portant lesdits contacts fixes (14, 16). 2. Interrupteur rotatif selon la revendication 1,caractérisé en ce que l'arbre de commande s'étend le long de l'axe longitudinal dudit cadre (36) en forme de parallélépipède rectangle et que les deux grandes faces latérales ouvertes dudit cadre, sont chacune coiffées par l'un desdits capots (38, 40). 3. Interrupteur rotatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bords desdites grandes faces latérales sont agencées en brides (54, 56) de fixation étanche des capots (38, 40) en matiere isolante moulée. 4. Interrupteur selon l'une quelconque des reventications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur du cadre (36) est sensiblement égale à la longueur desdits couteaux (28) et que lesdits contacts fixes (14, 16) sont disposés en bordure du cadre (36). 5. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les contacts fixes (14, 16) sont assujettis aux extrémités de traversées des capots (38, 40), constituées par des inserts (18, 20) noyés dans le matériau isolant moulé suivant une direction perpendiculaire aux interfaces (42, 44) entre le cadre (36) et les capots (38,'40). 6. Interrupteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque traversée (18) est disposée dans le fond d'un alvéole (66) en forme de cône du capot (38, 40), faisant saillie vers l'extérieur de l'enveloppe (10) dont la face externe comporte des ailettes (68) d'allongement de la ligne de fuite. 7. Interrupteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites ailettes (68) s'étendent parallèlement à l'axe du cône suivant une trajectoire hélîcoidale tournant autour du cône et ouverte à la base du cône. 8. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre métallique (36) porte au droit de chaque pont de contacts (28), un contact (70) de mise à la terre susceptible de coopérer avec le pont de contacts dans une position intermédiaire de ce dernier. 9. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre rotatif (22) de commande est constitué de plusieurs tronçons aboutés en matériau isolant, chacun associé à l'un desdits couteaux (28), les tronçons successifs étant rigidement assujettis les uns aux autres. 10. Interrupteur tripolaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque capot (38, 40) de forme générale rectangulaire porte trois traversées (18) régulièrement espacées sur l'axe longitudinal du capot et que les deux capots sont identiques et disposés face à face de part et d'autre du cadre (36) constituant l'ossature de l'interrupteur de manière que les traversées des deux capots soient alignées deux par deux pour former trois paires de traversées chacune associée à l'un des pôles R S T de l'interrupteur.