Brevet FR2646015A1 — publié le 19901019

-1- Disjoncteur électrique. La présente invention concerne un disjoncteur électrique comprenant un contact fixe et un contact mobile lié à un support pivotant articulé autour d'un premier axe solidaire d'un boîtier, une manette de commande manuelle étant montée pivotante autour d'un second axe du bottier, ladite manette étant manoeuvrable entre une position d'ouverture et une position de fermeture et étant munie d'un premier ressort de rappel en position d'ouverture, une bielle de transmission du mouvement de fermeture de ladite manette audit support pivotant, ayant une première extrémité entrainée par un bras de levier de ladite manette et une seconde extrémité s'appuyant, pendant le mouvement de fermeture, contre une surface d'appui dudit support pivotant, provoquant la rotation dudit support autour dudit premier axe et la fermeture des contacts, un levier de verrouillage étant articulé sur ledit support pivotant, assurant le maintien de ladite seconde extrémité de ladite bielle contre ladite surface d'appui dudit support pendant le mouvement de fermeture et au cours de la position fermée des contacts, des moyens de déverrouillage dudit levier de verrouillage agissant, en cas de défaut électrique, contre un second ressort de rappel dudit levier, permettant l'ouverture automatique du disjoncteur, indépendamment de la manoeuvre de la manette de commande, en autorisant la rupture de l'appui entre ladite seconde extrémité de la bielle et ladite surface d'appui dudit support, ladite rupture étant assurée par un troisième ressort provoquant le - glissement de ladite seconde extrémité de ladite bielle contre ladite surfaces et provoquant l'ouverture des contacts, ledit même troisième ressort assurant, en l'état de fermeture des contacts, la pression de contact. Un tel disjoncteur est décrit par exemple dans le document allemand DE 2 943 696. Dans ce document, l'axe d'articulation du support pivotant est situé à son extrémité opposé par rapport au point de contact et la surface d'appui du support pivotant contre laquelle s'appuie 2646 0 15 -2 - la seconde extrémité de la bielle est située entre le point de contact et ledit axe. Par ailleurs, le support pivotant est articulé sur cet axe, appelé plus haut premier axe d'articulation, par une lumière assurant un jeu et permettant ainsi un certain déplacement de cette extrémité du support par rapport à l'axe fixe. Enfin, le troisième ressort, qui assure l'ouverture des contacts et également la pression de contact dans l'état fermé du disjoncteur a tendance à faire pivoter le support pivotant autour du point fixe que constitue, dans cet état, la seconde extrémité de la bielle. Le jeu dans l'articulation du support permettant une certaine usure des contacts. Cependant, dans cette disposition, ce jeu est un inconvénient dans le cas de l'ouverture automatique du disjoncteur pour cause de défaut car il retarde l'ouverture des contact. En effet, lors de la rupture de l'appui de la bielle contre le support pivotant, le troisième ressort provoquera, avant la rotation du support pivotant autour de son axe d'articulation, le rattrapage du jeu, retardant d'autant la séparation des contacts. Ce retard est évidemment nuisible et est communément appelé: temps de dépénétra- tion des contacts. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et de réaliser un disjoncteur à ouverture très rapide en cas d'apparition d'un défaut actionnant les moyens de déverrouillage du levier de verrouillage, sans que l'ouverture réelle des contacts ne soit tributaire d'un temps de dépénétration des contacts. L'invention a ainsi pour objet un disjoncteur électrique du type définit ci-dessus dans l'introduction, caractérisé en ce que ledit support pivotant est articulé, sans jeu, autour dudit premier axe situé entre ledit contact mobile et ladite surface d'appui de la seconde extrémité de ladite bielle, en ce que ladite première extrémité de la bielle qui est entraînée par un bras de levier de la manette de commande, est liée à ce bras par un troisième axe d'articulation avec une possibilité d'une petite translation de ladite bielle par rapport auditbras, 2646 0 15 -3- - 3 -- en position fermée du disJoncteur, dans une direction se confondant sensiblement à la ligne joignant ledit troisième axe audit point d'appui de la seconde extrémité de la bielle contre ladite surface d'appui dudit support pivotant, ledit troisième ressort ayant une première extrémité accrochée sur ledit support pivotant, entre ledit premier axe et ladite surface d'appui et dont la seconde extrémité exerce un effort sur ladite bielle. Selon une réalisation préférée de l'invention, la seconde extrémité dudit troisième ressort est accrochée sur une platine pivotante articulée autour d'un quatrième axe lié au bottier, ladite platine pivotante possédant un moyen de guidage assujettissant ladite première extrémité de la bielle, l'effort dudit troisième ressort sur ladite bielle étant exercée par l'intermédiaire dudit moyen de guidage, le point d'accrochage dudit troisième ressort sur ladite platine pivotante étant choisi de manière à ce que l'effort exercé sur la première extrémité de la bielle par lesdits moyens de guidage soit amplifié par rapport à l'effort du ressort sur son point d'accrochage. Selon une autre caractéristique de l'invention, un levier d'accrochage est monté pivotant sur ledit quatrième axe, l'extrémité dudit levier d'accrochage comportant un crochet venant prendre appui, au cours de la phase de fermeture du disjoncteur, contre une butée d'accrochage dudit support pivotant, arrêtant la rotation dudit support avant l'accostage des contacts,. la poursuite de l'actionnement de la manette de commande dans le sens de la fermeture provoquant, par la rotation de ladite platine pivotante, entraînée par la première extrémité de la bielle, la rotation dudit levier d'accrochage par appui d'une face de la platine pivotante contre une butée dudit levier d'accrochage, permettant le décrochage du levier et la brusque fermeture des contacts par l'action dudit troisième ressort provoquant un déplacement longitudinal de la bielle. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention, faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: - La figure 1 est une vue générale d'un disjoncteur électrique selon l'invention, avec la partie supérieure du bottier ôtée. - La figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1 montrant le mécanisme de fonctionnement, dans la position ouverte. - La figure 3 est également une vue montrant le mécanisme de fonctionnement mais dans une position intermédiaire au cours d'une manoeuvre de fermeture du disjoncteur. - La figure 4 montre le même mécanisme de fonctionnement à la fin de la phase de fermeture, et correspond à la position représentée sur la figure 1. - La figure 5 montre un état intermédiaire du mécanisme lors d'une ouverture automatique du disjoncteur, indépendamment de toute action sur la manette 16. En se reportant maintenant aux figures, le disjoncteur représenté comprend un boîtier 1, dont on ne voit que la partie inférieure, la partie supérieure étant ôtée pour permettre de voir le mécanisme. Ce boîtier comporte des bornes 2 et 3 de connexion d'entrée et de sortie du disjoncteur. A l'intérieur du boîtier sont logés un contact mobile 4 et un contact fixe 5. Le contact fixe 5 est électriquement relié à la borne 2 par un conducteur 6. A ce contact fixe 5 est reliée une première corne d'arc 7 qui se prolonge vers une chambre d'extinc- tion d'arc 8 constituée par un empilage de tôles. Le côté opposé de la chambre d'extinction d'arc 8 est délimité par une seconde corne d'arc 9 reliée à la borne de connexion 3- Le contact mobile 4 est relié à cette seconde corne d'arc 9 par une tresse souple 10 puis par un conducteur 11 chauffant une bilame. Aux contacts fixe et mobile sont fixées des pastilles de contacts 12 et 13. Le contact mobile 4 est lié à un support pivotant 14. Le contact mobile 4 et son support pivotant 14, pivotent autour d'un premier axe fixe 15 solidaire du boltier 1. Une manette de commande manuelle 16 est montée pivotante autour d'un second axe fixe 17 du boîtier 1. -5 - Cette manette de commande est manoeuvrable entre une-position d'ouverture comme représentée sur la figure 2 en trait continu plein et une position de fermeture telle que représentée figure 1 et 4. Cette manette de commande 16 est munie d'un premier ressort de rappel 18 agissant dans le sens du rappel de la manette en position d'ouverture du disjoncteur. Une bielle 19 possède une première extrémité munie d'un troisième axe d'articulation 20 qui est engagé dans une lumière oblongue 21 de la manette de commande 16. La manette 16 constitue un levier dont un premier bras est constitué par la partie externe au boîtier et sur laquelle peut agir un opérateur et dont la partie qui va du second axe 17 à la lumière 21 constitue un second bras de levier. Ainsi, la bielle 19 peut pivoter autour de son axe 20 tandis que cet axe 20, solidaire de la bielle, peut lui- même subir une petite translation dans cette lumière 21. La bielle 19 possède une seconde extrémité munie d'un axe d'appui 22 qui, pendant l'opération d'ouverture manuelle et de fermeture du disjonc- teur et pendant la position fermée du disjoncteur, prend appui contre une surface d'appui 23 du support pivotant 14. Cette seconde extrémité de la bielle 19 prend également appui par l'axe d'appui 22 contre une seconde surface d'appui 24 du support pivotant 14. Cette seconde face d'appui évite la rotation de la bielle autour du troisième axe d'articulation 20, dans le sens des aiguilles d'une montre, lorsque le disjoncteur est en position ouverte (figu- re 2). - Le premier axe fixe 15 est situé entre le contact mobile 13 et la surface d'appui 23 du support pivotant 14. Sur cet axe fixe 15, le support pivotant 14 est articulé sans jeu. Lorsque le disJoncteur est en position fermée, comme représenté sur les figures 1 et 4, on voit que la lumière oblongue 21, qui est d'ailleurs ouverte à son extrémité périphérique, est dirigée dans une direction qui se confond sensiblement avec la ligne qui joint le troisième axe d'articulation 20 et l'axe d'appui 22. En outre, dans cette même position, l'angle que fait la face d'appui 23 avec cette direction est légèrement obtus. -6- Un levier de verrouillage 25 est articulé sur le support pivotant 14 autour du même premier axe fixe 15. Ce levier de verrouillage 25 assure le maintien de la seconde extrémité de la bielle 19, par son axe d'appui 22 contre les surfaces d'appui 23 et 24 en interdisant le glissement de l'axe d'appui 22 contre la surface oblique d'appui 23. Ce levier 25 est soumis à un second ressort de rappel 26 agissant dans le sens de la fermeture de ce levier contre la face d'appui 23 du support pivotant 14. Des moyens de déverrouillage du levier-de verrouillage 25 sont prévus: il s'agit d'un déclencheur thermique constitué par le dispositif bilame 11 solidaire d'une tirette de déverrouilla- ge 27 dont l'extrémité de gauche passe sous le mécanisme et comporte un rebord. En cas de surcharge électrique, ce dispositif se déplace vers la droite et le rebord de la languette 27 vient s'appuyer contre l'extrémité inférieure du levier de verrouillage 25 permettant ainsi à la bielle 19 d'échapper à la surface d'appui sous l'action d'un troisième ressort 28 dont la fonction exacte sera décrite plus loin. Un second moyen de déverrouillage est prévu, il s'agit d'un déclencheur électromagnétique 29 comportant un piston 30 et un poussoir 31 qui, en cas de court-circuit vient également pousser l'extrémité inférieure du levier de verrouillage 25. Le troisième ressort 28 cité ci-dessus est d'une part accroché sur le support pivotant 14 tandis que son autre extrémité exerce un effort sur la bielle 19. Dans l'exemple décrit, cette traction sur la bielle 19 s'exerce par l'intermédiaire d'une platine pivotan- te 32 articulée autour d'un quatrième axe 33 lié au boitier 1. Cette platine 32 possède une lumière de guidage 34 assujettissant le troisième axe 20 de la première extrémité de la bielle 19. C'est par l'appui de l'extrémité supérieure de cette lumière 34 de la platine 32 contre l'axe 20 d'extrémité de la bielle que le ressort 28 exerce son effort de traction sur la bielle. Le point d'accrochage 35 du ressort 28 sur la platine 32 est situé à une plus grande distance de l'axe 33 que la distance séparant cet axe 33 de l'extrémité supérieure de la lumière 34- qui s'appuie, en position fermée du disjoncteur, figures 1 et -7- 4, contre l'axe 20, situé à la première extrémité de la bielle 19, créant ainsi, à cette extrémité, un effort supérieur à celui exercé par le ressort sur son point d'accrochage 35. Cette platine 32 a donc sur la première extrémité de la bielle 19 un effet amplifica- teur de l'action du ressort sur son point d'attache 35. En revanche, le point d'accrochage 36 du ressort 28 sur le support pivotant 14 est situé à une distance plus faible du premier axe 15 que la distance séparant cet axe 15 de la surface d'appui 23 du support pivotant 14. Ainsi, en position fermée du disjoncteur, l'effort exercé par la face d'appui 23 du support pivotant 14 contre l'axe d'appui 22 de la seconde extrémité de la bielle 19 est réduit par rapport à l'effort exercé par le ressort sur son point d'attache 36. Ainsi, en position fermée du disjoncteur, le ressort 28 exerce sur la bielle 19 deux efforts opposés mais inégaux, créant une force différentielle ayant pour résultat de pousser la bielle 19 vers la surface d'appui 23 du support pivotant 14. Cet effort s'exerce directement sur la face 23 car l'axe 20 de la première extrémité de la bielle 19 n'est pas fixe mais situé dans une lumière oblongue 21 de la manette 16. Cet effort différentiel assure la pression de contact. Cet effort différentiel, dans le sens indiqué ci-dessus n'existe que tant que la seconde extrémité de la bielle est en appui, par son axe d'appui 22, contre la surface d'appui 23. Ainsi, si un défaut électrique se produit, court-circuit ou surchar- ge, le moyen de déverrouillage correspondant, le déclencheur électromagnétique 29 par exemple, vient faire basculer le levier de verrouillage 25 ce qui permet à l'axe 22 d'échapper en glissant sur la face oblique d'appui 23. Dès l'échappement réalisé, qui est quasi instantané, cet effort différentiel disparait immédiatement et l'effort du ressort fait alors pivoter le support pivotant 14 autour de son axe 15, assurant ainsi la séparation des contacts. On voit ainsi que grâce au dispositif proposé de l'invention, l'ouverture des contacts en cas de défaut est très rapide car dès la rupture de l'appui en 22, 23, l'effort du ressort 28 agit Z646 0 15 -8 directement pour faire basculer le support pivotant 14, sans qu'il y ait aucun temps de rattrapage de "dépénétration des con- tacts". La figure 5 montre un état intermédiaire du mécanisme lors d'un tel déclenchement automatique. On voit que le levier de verrouillage 25 a basculé, poussé par le poussoir 31. La bielle 19 a échappé à son appui 23, les contacts 4, 5 sont séparés. En fin de phase d'ouverture, on est dans la position représen- tée figure 2, le-ressort de rappel 18 a fait basculer la manette 16 vers la droite en position d'ouverture, la bielle 19 a été entraînée vers la gauche par la lumière 21 de la manette et son autre extrémité 22 est retombée sur la face 24. Lors d'une ouverture manuelle du disjoncteur, par action sur la manette 16, il n'y a pas rupture de l'appui de la bielle 19 en 22, 23, le levier de verrouillage 25 n'étant pas actionné. L'axe 20 de la première extrémité de la bielle 19 est entraînée par la lumière 21 de la manette 16. Le mouvement de l'axe 20 dans la lumière 34 de la platine 32 ramène l'ensemble des pièces dans la position de la figure 2. Enfin, le mécanisme comporte en outre un système permettant, lors de la fermeture du disjoncteur, la fermeture brusque des contacts. A cet effet, un levier d'accrochage 37 est monté pivotant sur le quatrième axe 33. L'extrémité de ce levier porte-un crochet 38 (bien visible figure 3) qui vient prendre appui au cours de la phase de fermeture du disjoncteur, eontre une butée d'accrochage 39 du support pivotant 14. Le mécanisme est alors dans la position intermédiaire représentée figure '3. La poursuite de la manoeuvre de la manette dans le sens de la flèche F entraîne l'axe 20 par la lumière 21, le support pivotant 14 ne pouvant plus pivoter à cause du crochet 38 qui l'en empêche, l'appui de l'axe 20 contre la paroi supérieure de la lumière 34, entraîne-la rotation dans le sens trigonométrique de la platine 32 autour de son axe 33. Dans cette rotation, une face d'appui 40 de la platine 32 vient s'appuyer contre une butée 41 du levier d'accrochage 37, entraînant dans sa rotation le levier d'accrochage 37. En fin de parcours de la manette 16 (figure 4) l'axe 20 de la première extrémité de la bielle est à l'extrémité supérieure de la lumière 34 et le crochet 38 échappe à sa butée d'accrochage 39. Il se produit alors une brusque rotation du support pivotant 14 grâce à l'effort différentiel décrit ci-dessus qui pousse la bielle 19 longitudinale- ment. On obtient ainsi la fermeture brusque des contacts. En fin de manoeuvre, le verrouillage de l'axe 20 de la bielle 19 sur la platine 32 est obtenue par un décrochement à l'extrémité de la lumière 34, l'axe 20 ainsi verrouillé permet de positionner la manette 16 en position fermée par sa lumière 21. La platine 32 possède une butée 50 qui, en position ouverte du disjoncteur, limite sa rotation. Lorsque l'on déplace la manette 16 vers la position de fermeture, on provoque la rotation du support pivotant 14, par l'intermédiaire de la bielle 19. Dès que le support pivotant 14 est arrêté dans sa rotation par la butée d'accrochage 39, la poursuite de l'action sur la manette 16 provoque la rotation de la platine 32 qui quitte sa butée 50 sur l'axe 17. C'est à cet instant que l'on dispose des deux efforts différents exercés par le ressort 28 sur les extrémités de la bielle 19 mentionnés plus haut. 2646 0 15 - 10 - REVENDICATIONS: 1/ Disjoncteur électrique comprenant un contact fixe (5) et un contact mobile (4) lié à un support pivotant (14) articulé autour d'un premier axe (15) solidaire d'un bottier (1), une manette de commande manuelle (16) étant montée pivotante autour d'un second axe (17) du bottier, ladite manette étant manoeuvrable entre une position d'ouverture et une position de fermeture et étant munie d'un premier ressort de rappel (18) en position d'ouver- ture, une bielle (19) de transmission du mouvement de fermeture de ladite manette (16) audit support pivotant (14), ayant une première extrémité (20) entraînée par un bras de levier de ladite manette et une seconde extrémité (22) s'appuyant, pendant le mouvement de fermeture, contre une surface d'appui (23) dudit support pivotant (14), provoquant la rotation dudit support autour dudit premier axe (15) et la fermeture des contacts (4, 5), un levier de verrouillage (25) étant articulé sur ledit support (14), assurant le maintien de ladite seconde extrémité (22) de ladite bielle (19) contre ladite surface d'appui (23) dudit support pendant le mouvement de fermeture et au cours de la position fermée des contacts, des moyens de déverrouillage (11, 27, 29) dudit levier de verrouillage (25) agissant, en cas de défaut électrique, contre un second ressort de rappel (26) dudit levier, permettant l'ouverture automatique du disjoncteur, indépendamment de la manoeuvre de la manette de commande (16) , en autorisant la rupture de l'appui entre ladite seconde extrémité (22) de la bielle (19) et ladite surface d'appui (23) dudit support (14), ladite rupture étant assurée par un troisième ressort (28) provoquant le glissement de ladite seconde extrémité (22) de la bielle contre ladite surface (23) et provoquant l'ouverture des contacts (4, 5), ledit même troisième ressort (28) assurant, en l'état de fermeture des contacts, la pression de contact, caractérisé en ce que ledit support pivotant est articulé, sans jeu, autour dudit premier axe situé entre ledit contact mobile et ladite surface d'appui de la seconde extrémité de ladite bielle, en ce que ladite première extrémité (20) de la bielle (19) qui - 11 - est entraînée par un bras de levier de la manette de commande (16), est liée à ce bras par un troisième axe d'articulation (20) avec une possibilité (21) d'une petite translation de ladite bielle (19) par rapport audit bras, en position fermée du disjoncteur, dans une direction se confondant sensiblement à la ligne joignant ledit troisième axe (20) audit point d'appui de la seconde extrémité (22) de la bielle contre ladite surface d'appui (23) dudit support pivotant, ledit troisième ressort (28) ayant une première extrémité accrochée sur ledit support pivotant, entre ledit premier axe (15) et ladite surface d'appui (23) et dont la seconde extrémité exerce un effort sur ladite bielle (19). 2/ Disjoncteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde extrémité dudit troisième ressort est accrochée sur une platine pivotante (32) articulée autour d'un quatrième axe (33) lié au boltier (1), ladite platine pivotante (32) possédant un moyen de guidage (34) assujettissant ladite première extrémi- té (20) de la bielle, l'effort dudit troisième ressort (28) sur ladite bielle (19) étant exercée par l'intermédiaire dudit moyen de guidage (54), le point d'accrochage (35) dudit troisième ressort (28) sur ladite platine pivotante (32) étant choisi de manière à ce que l'effort exercé sur la première extrémité (20) de la bielle par ledit moyen de guidage (34) soit amplifié par rapport à l'effort du ressort sur son point d'accrochage (35). 3/ Disjoncteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un levier d'accrochage (37) est monté pivotant sur ledit quatrième axe (33), l'extrémité dudit levier d'accrochage comportant un crochet (38) venant prendre appui, au cours de la phase de fermeture du disjoncteur, contre une butée d'accrochage (39) dudit support pivotant (14), arrêtant la rotation dudit support avant l'accostage des contacts, la poursuite de l'actionnement de la manette de commande (16) dans le sens de la fermeture provo- quant, par la rotation de ladite platine pivotante (32) entraînée par la première extrémité (20) de la bielle (19), la rotation dudit levier d'accrochage (37) par appui d'une face (40) de la platine pivotante (32) contre une butée (41) dudit levier d'accro- chage, permettant le décrochage du levier et la brusque fermeture des contacts par l'action dudit troisième ressort (28) provoquant un déplacement longitudinal de la bielle (19).