Brevet FR2682530A1 — publié le 19930416

GAMME DE DISJONCTEURS BASSE TENSION A BOITIER MOULE. L'invention est relative à une gamme de disjoncteurs basse tension à double enveloppe et à un ou plusieurs pôles, réalisée à partir de blocs unipolaires standard de coupure logés dans un boîtier moulé commun et dans laquelle chaque bloc unipolaire comprend une botte parallélépipèdique isolante ayant deux grandes faces latérales parallèles opposées et deux petites faces parallèles opposées et contenant un contact mobile, monté à pivotement sur un axe perpendiculaire auxdites grandes faces, et susceptible de coopérer avec un contact fixe, adjacent à une petite face, laquelle porte une borne reliée au contact fixe associé, plusieurs blocs unipolaires étant disposés parallèlement dans le boîtier d'un disjoncteur multipolaire. Selon le type d'installation électrique, les disjoncteurs de protection sont unipolaires ou multipolaires, par exemple à deux, trois ou quatre pôles, et pour un calibre donné, le constructeur offre une gamme de disjoncteurs à bottier moulé. Certains éléments ou pièces de ces disjoncteurs, notamment les pièces de contacts et les chambres de coupure, sont communs aux différents pales, mais cette standardisation, indispensable pour un abaissement du coût de fabrication, est peu poussée Dans les systèmes modulaires, bien connus des spécialistes, les disjoncteurs multipolaires sont réalisés par assemblage de disjoncteurs unipolaires, mais ces systèmes ne tiennent pas compte de la possibilité d'utiliser certaines pièces, notamment le mécanisme de commande, pour l'actionnement de l'ensemble des pôles du disjoncteur Il est d'autre part difficile de réaliser des assemblages entre les disjoncteurs unipolaires suffisamment solides et esthétiques. Il a déjà été proposé de réaliser des disjoncteurs par assemblage de blocs unipolaires, logés dans des bottiers de tailles différentes, pour recevoir, soit un, soit plusieurs pôles dans le cas d'un disjoncteur multipolaire. Ces disjoncteurs ne respectent pas la modularité, en ce sens que la largeur d'un disjoncteur multipolaire n'est pas un multiple de celle du disjoncteur unipolaire Le pas d'écartement des bornes est également différent entre un disjoncteur multipolaire, et entre des disjoncteurs unipolaires accolés les uns aux autres Cette différence de pas empêche une alimentation par des barres de distribution, munies de dérivations régulièrement espacées. La présente invention a pour but de réaliser une gamme de disjoncteurs ayant une modularité de raccordement, tout en étant réalisée à partir de blocs unipolaires logés dans un boîtier commun aux différents pôles La gamme de disjoncteurs selon l'invention est caractérisée en ce que ledit contact mobile est agencé en pont de contacts coopérant avec deux contacts fixes, chacun respectivement adjacent à l'une desdites petites faces, pour engendrer une double coupure dans deux chambres de coupure du bloc unipolaire, que lesdits blocs unipolaires disposés parallèlement, sont espacés d'un intervalle double de l'épaisseur de la paroi du boîtier accolé à la grande face latérale d'extrémité, de façon à conserver la modularité définie par le disjoncteur unipolaire et qu'un mécanisme à manette de commande et à genouillère est commun à l'ensemble des blocs unipolaires. Les contacts et les chambres de coupure associées sont contenus dans une boîte ou ampoule constituant un sous-ensemble, permettant la réalisation, soit d'un disjoncteur unipolaire, par logement d'un bloc unipolaire dans un boîtier de largeur correspondante, soit la réalisation de disjoncteurs multipolaires par le logement de plusieurs blocs unipolaires à l'intérieur d'un boîtier de largeur appropriée En ménageant un intervalle entre les blocs unipolaires d'un disjoncteur multipolaire, il est possible de respecter le pas de raccordement et de conserver une modularité de la largeur de tous les appareils de la gamme Cet intervalle de faible épaisseur, par exemple d'environ 5 mm est mis à contribution pour le passage de fileries, ou de tringles de commande, ou de transmission de mouvements, entre la partie arrière du disjoncteur et la partie avant L'emploi d'un pont de contacts associé à deux chambres de coupure, disposées de part et d'autre de ce pont, donne au bloc unipolaire une certaine symétrie et une forme externe parallélépipèdique droite à encombrement réduit La boîte ou ampoule unipolaire confine les éléments de coupure, et isole chaque pôle des pôles adjacents, en constituant des cloisons isolantes de séparation des pôles les uns par rapport aux autres. Le boitier externe contenant les différents blocs unipolaires constitue une isolation additionnelle. Les intervalles de séparation des blocs unipolaires, sont avantageusement matérialisés par des plaques formant des entretoises ou cales d'écartement, ces plaques étant munies de passages ou conduits adaptés au logement des fils de connexion ou tringles de commande s'étendant au travers de cet intervalle. Les entretoises peuvent participer à la liaison entre les blocs unipolaires, et à cet effet comporter des pions de centrage coopérant avec les parois des blocs unipolaires adjacents. Selon un développement important de l'invention, une entretoise incorpore un actionneur réagissant à une surpression régnant dans le ou les blocs unipolaires, pour transmettre au mécanisme de commande un ordre de déclenchement lorsque la pression dépasse un seuil prédéterminé Les disjoncteurs limiteurs sont équipés de contacts à ouverture rapide par répulsion électrodynamique lors d'un court-circuit et cette rapidité d'ouverture engendre une limitation du courant L'ouverture rapide des contacts crée une augmentation rapide de la pression, due à l'action de l'arc tiré sur les contacts, et cette augmentation est utilisée pour actionner le mécanisme d'ouverture du disjoncteur La demande de brevet français n' 90.05870 du 4 05 90 décrit un déclencheur à surpression de ce type et on se reportera avantageusement à cette demande pour de plus amples détails, notammment sur les avantages de sélectivité de déclenchement. Selon l'invention, chaque pôle est logé dans une boîte, dont le volume est réduit, ce qui favorise une augmentation rapide de la pression et l'intervention de l'actionneur à surpression associé à la boîte En logeant l'actionneur dans l'entretoise, la communication avec les blocs unipolaires adjacents peut être obtenue par de simples orifices ménagés dans les blocs en regard d'une cavité de l'entretoise recevant un détecteur de pression. La cavité peut être agencée en cylindre qui coopère avec un piston portant -un levier de commande de déclenchement Un actionneur à surpression peut être commun aux deux blocs unipolaires adjacents ou à l'ensemble des blocs unipolaires auquel cas des conduits, avantageusement ménagés ou constitués par des rivets creux d'assemblage, créent des communications entre les différents blocs et l'actionneur. Les entretoises peuvent servir de fixation des blocs unipolaires au boîtier, par exemple par des simples vis traversant le fond du boîtier. Tous les blocs unipolaires constituant le disjoncteur peuvent être solidarisés par tout moyen approprié, par exemple par des tiges filetées, ou être simplement maintenus par insertion dans le boîtier du disjoncteur Le mécanisme de commande du type standard à manette de commande et à genouillère est commun à l'ensemble des pôles et est avantageusement associé au bloc unipolaire central du disjoncteur Ce mécanisme est accouplé au pont de contacts de ce bloc unipolaire central, et le mouvement est transmis aux autres blocs unipolaires par tout moyen opérant, notamment par des liaisons mécanique, au moyen de tiges de transmission, ou au moyen d'encliquetage, ou d'emboîtement de parties conjuguées d'arbre de support des ponts de contacts Le mécanisme de commande est encadré latéralement d'une manière bien connue en soi, par deux flasques métalliques, dont l'écartement correspond sensiblement à la largeur d'un bloc unipolaire, et ces flasques sont rigidement solidarisés au bloc unipolaire associe. La modularité en largeur des boîtiers, est par exemple de 35 mm, c'est à dire que la largeur des boîtiers des différents disjoncteurs de la gamme est un multiple de 35 mm, cette modularité étant conservée au niveau des bornes de raccordement qui sont disposées au pas de 35 mm Cette largeur est adaptée au calibre des disjoncteurs. L'invention porte bien entendu également sur les disjoncteurs appartenant à cette gamme. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, d'un mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit, et représenté aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique éclatée en perspective d'un disjoncteur quadripolaire selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en plan d'un disjoncteur unipolaire de la gamme de disjoncteurs selon la figure 1. La figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2, d'un disjoncteur tripolaire, un quatrième pôle étant représenté en traits discontinus. La figure 4 est une vue en perspective à échelle agrandie d'une entretoise selon la figure 1, à détecteur de surpression. La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4, montrant la face opposée de l'entretoise. La figure 6 est une vue schématique en coupe axiale d'un bloc unipolaire associé à un mécanisme de commande d'un disjoncteur selon l'invention. La figure 7 est une vue en coupe de l'entretoise selon la figure 5. La figure 8 illustre les communications entre les blocs unipolaires et le détecteur de surpression. Les figures 9 et 10 sont des vues analogues aux figures 4 et 5 d'une entretoise sans détecteur de surpression. La figure 11 est une vue en coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 6 montrant les blocs unipolaires et les entretoises assemblés. Sur les figures, un bloc unipolaire 10 de coupure comporte une boite ou une ampoule 11 de forme générale parallélépipèdique, en matière plastique moulée, à l'intérieur de laquelle est monté en rotation, un pont de contacts 12, qui coopère avec une paire de contacts fixes 13,14 A chaque paire de contacts 12,13; 12,14 est associée une' chambre de coupure 15,16, l'ensemble étant sensiblement symétrique par rapport à l'axe 17 de rotation du pont de contacts 12 L'axe 17 s'étend sensiblement au centre de la boîte 11 perpendiculairement aux deux grandes faces latérales 18,19 de la boîte 11 Sur les deux petites faces latérales 20,21 de la boîte 11 sont disposées des plages de contacts 22, 23 respectivement raccordées aux contacts fixes 13,14 Dans la position fermée du pont de contacts 12, ce dernier s'étend sensiblement en parallèle du fond 24 de la boîte 11, et le courant entrant par exemple par la plage 22, parcourt les contacts 12,13,14 pour sortir par la plage opposée 23 Une rotation du pont de contacts 12 dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 6, amène le pont de contacts 12 en position ouvert Un bloc unipolaire 10 du genre mentionné est décrit dans le brevet français N 02 622 347 et on se reportera avantageusement à ce brevet pour de plus amples détails. Selon l'invention on réalise un disjoncteur unipolaire basse tension en associant au bloc unipolaire 10 unmécanisme 25, et en logeant l'ensemble bloc 10, mécanisme 25 dans un boîtier moulé , (figure 2) Le mécanisme 25 est encadré par deux flasques métalliques 26 dont l'écartement correspond à la largeur du bloc unipolaire 10, auquel ces flasques 26 sont fixés par tout moyen approprié Le mécanisme 25 d'un type standard à manette 27 et à genouillère 29 est disposé sur la face supérieure 28 du bloc unipolaire 10, et il est relié au pont de contacts mobile 12 Le bloc unipolaire 10 est logé sans j eu latéral dans le boîtier 40, et la largeur (par exemple de 30 mm) du bloc 10 n'est augmentée que de l'épaisseur de la paroi latérale 30 du boîtier 40 pour atteindre par exemple 35 mm Il est facile de voir que lorsque plusieurs disjoncteurs unipolaires sont accolés les uns aux autres par leurs grandes faces latérales sur un panneau de distribution, le pas des bornes de raccordement est de 35 mm, ce qui correspond à la distance standard des peignes ou barres d'alimentation. Pour réaliser un disjoncteur multipolaire, on dispose plusieurs blocs unipolaires 10 dans un boîtier 31 de largeur appropriée. Sur la figure 3 est représenté un disjoncteur tripolaire, ayant trois blocs unipolaires 10 disposés parallèlement dans un boîtier 31 dont la largeur est trois fois celle du boîtier 40 du disjoncteur unipolaire Les deux blocs unipolaires 10 d'extrémité sont accolés aux parois 30 du boltier 31, tandis que le bloc central 10 est disposé au centre du boitier 31 Cette disposition conserve le pas de raccordement, en l'occurrence de mm, et il subsiste entre le bloc unipolaire central et les deux blocs d'extrémités, un intervalle libre d'une épaisseur double à celle de la paroi 30, cette épaisseur double étant par exemple de mm Il est clair que ces dimensions ne sont données qu'à titre d'exemple, et que selon les caractéristiques du disjoncteur, elles seront différentes, ainsi que le pas de raccordement et la modularité du système. Sur la figure 3 est représenté en trait discontinu le contour d'un disjoncteur têtrapolaire ayant quatre blocs 10 logés dans un boitier 31 dont la largeur est augmentée d'un pas pour atteindre par exemple 140 mm Un disjoncteur bipolaire ne comprendrait bien entendu que deux blocs unipolaires 10 écartés l'un de l'autre d'un intervalle de 5 mm. Les blocs unipolaires 10 peuvent être positionnés dans le boîtier 31 par tout moyen approprié, mais selon un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, des entretoises en forme de plaques 32,38 formant des cales d'écartement, sont interposées entre deux blocs unipolaires successifs 10 L'épaisseur de ces entretoises 32,38 correspond à celle de l'intervalle, en l'occurrence de 5 mm entre les blocs 10 Les plaques entretoises 32,38 avantageusement en matière plastique moulée, présentent des rainures ou nervures 33 qui confinent des passages ou conduits 34 faisant communiquer le fond 24 des blocs 10 avec la partie supérieure 28 Dans les passages 34, sont logées les fileries auxiliaires ainsi que les leviers de commande, par exemple le levier de commande de prédéclenchement lors d'un débrochage du disjoncteur ou le levier de commande de contacts auxiliaires, disposés sur la face supérieure du bloc unipolaire Les plaques entretoises 32,38 présentent également des lumières 35 de passage des tiges de liaison mécanique entre les ponts de contacts mobiles 12 des différents blocs unipolaires 1 0 Le mécanisme 25 est commun à l'ensemble des blocs unipolaires , et ce mécanisme est par exemple associé au pôle central, le mouvement étant transmis aux pôles d'extrémité 10 par des tiges transversales 36 d'accouplement des ponts de contacts mobiles 12 La plaque entretoise 32, 38 peut présenter sur l'une ou sur ces deux faces, des pions de positionnement, qui s'emboîtent dans des orifices conjugués d'une grande face latérale adjacente des boîtes 11 Le mécanisme 25 peut être un mécanisme standard pour l'ensemble de la gamme de disjoncteurs, éventuellement renforcé par l'adjonction d'un mécanisme additionnel Les différents blocs unipolaires 10 peuvent être solidarisés avant leur mise en place dans le boîtier 31, par exemple par des vis ou tirants 37, mais il est clair que ce positionnement peut également être réalisé par l'insertion dans le boîtier 31 qui présente des nervures de guidage et de positionnement des différents blocs unipolaires. La fixation peut également être réalisée ou comporter des vis (non représentées) traversant des orifices ménagés dans le fond du boîtier 31 et se vissant dans les entretoises 32,38. En se référant plus particulièrement aux figures 4,5 et 7, on voit qu'une entretoise 32 comporte une cavité 41 coiffée d'une manière étanche par un couvercle 42 et conformée partiellement en fourreau 43, dans lequel coulisse un piston 44 Le piston 44 porte un levier 45 qui fait saillie de la partie supérieure 28 des blocs 11 et qui coopère avec un accrochage 46 du mécanisme 25 Un ressort taré 47 sollicite le levier 45 en position dégagée représentée sur la figure 7 Lorsque la pression dans la cavité 41 dépasse un seuil prédéterminé, le piston 44 pousse le levier , à l'encontre de la force de ressort 47, vers la position de libération de l'accrochage 46 pour provoquer l'ouverture du disjoncteur. La cavité 41 communique avec les boîtes 11 des blocs 10 adjacents par des orifices 48,49 conjugués, ménagés dans les parois latérales respectivement de la cavité 41 et des boîtes 11 Une surpression engendrée dans l'un des blocs unipolaires 10, adjacent à l'entretoise 32, équipé d'un actionneur à surpression 44,45, est transmise à la cavité 41 par les orifices 48,49 pour actionner le levier 45 Les orifices 48, 49 sont pourvus de clapets anti-retour 50 empêchant tout reflux des gaz de la cavité 41 vers les blocs unipolaires 10. A chaque paire de blocs unipolaires 10 peut être associée une entretoise 32 à actionneur à surpression 44,45, intercalée entre les deux blocs 10, mais selon un mode de mise en oeuvre préférentiel représenté aux figures 8 et 11, l'actionneur 44,45 est commun à l'ensemble des blocs 10 du disjoncteur La cavité 41 communique dans ce cas, d'une part avec les blocs 10 adjacents par les orifices 48,49 et d'autre part avec le ou les blocs unipolaires éloignés par des conduits 51 A cet effet, les entretoises 38, dépourvues d'actionneur à surpression, présentent une chambre 52, analogue à la cavité 41 des autres entretoises 32 qui communique avec les blocs unipolaires 10 1 O adjacents par des orifices 48,49 pour collecter les surpressions engendrées dans ces blocs 10 Les chambres 52 des différentes entretoises 38 sont reliées à la cavité 41 par le conduit 51, formé par les rivets tubulaires d'assemblage des boites 11 des blocs 10 intercalés Le conduit 51 est prolongé par un orifice 53 d'entrée dans la cavité 41 La liaison peut bien entendu être réalisée d'une manière différente et des clapets 50 évitent tout passage de gaz des conduits 51 vers les blocs 10. Il est facile de voir qu'une surpression intervenant dans l'un quelconque des blocs unipolaires est transmise à la cavité 41 pour agir sur le piston 44 et actionner le déclenchement lorsque cette surpression dépasse un seuil prédéterminé Le fonctionnement détaillé de cet actionneur est décrit dans le brevet précité. Le boîtier 31 en deux parties assure une isolation complémentaire de celle des boîtes 11, et l'ensemble constitue un système modulaire à montage simplifié. Le bloc de déclenchement (non représenté) du disjoncteur peut être incorporé au boîtier 31 ou éventuellement être accolé à l'extérieur de ce boîtier 31, d'une manière bien connue des spécialistes Des blocs auxiliaires, notamment de commande ou de signalisation peuvent également être disposés dans le boîtier 31, ou être associés à ce dernier A partir d'un bloc unipolaire standard 10, il est possible de réaliser toute une gamme de disjoncteurs ayant une modularité correspondant à celle du disjoncteur unipolaire L'emploi d'un pont de contacts assure une double coupure et permet une diminution de l'encombrement total avec une disposition sensiblement symétrique. L'invention est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit, celle-ci s'étendant aux variantes de réalisation, notamment celles dans laquelle les plaques entretoises 32 seraient remplacées par de simples cales, ou celles encore dans laquelle la commande des ponts de contacts il serait réalisée d'une manière différente. REVENDICATIONS 1 Gamme de disjoncteurs basse tension à double enveloppe et à un ou plusieurs pôles, réalisée à partir de blocs ( 10) unipolaires standard de coupure logés dans un boîtier moulé commun et dans laquelle chaque bloc unipolaire ( 10) comprend une boîte ( 11) parallélépipèdique isolante ayant deux grandes faces ( 18,19) latérales parallèles opposées et deux petites faces ( 20,21) parallèles opposées et contenant un contact mobile ( 1 2), monté à pivotement sur un axe ( 17) perpendiculaire auxdites grandes faces, et susceptible de coopérer avec un contact ( 13,14) fixe, adjacent à une petite face, laquelle porte une borne ( 22,23) reliée au contact fixe associé ( 13,14), plusieurs blocs unipolaires ( 10) étant disposés parallèlement dans le boîtier ( 31) d'un disjoncteur multipolaire, caractérisée en ce que ledit contact mobile est agencé en pont de contacts ( 12) coopérant avec deux contacts fixes ( 13,14), chacun respectivement adjacent à l'une desdites petites faces ( 20,21), pour engendrer une double coupure dans deux chambres de coupure ( 15,16) du bloc unipolaire ( 10), que lesdits blocs unipolaires ( 10) disposés parallèlement, sont espacés d'un intervalle ( 32) double de l'épaisseur de la paroi ( 30) du boîtier ( 31) accolé à la grande face ( 18) latérale d'extrémité, de façon à conserver la modularité définie par le disjoncteur unipolaire ( 26) et qu'un mécanisme à manette de commande ( 27) et à genouillère ( 29) est commun à l'ensemble des blocs unipolaires ( 10). 2 Gamme de disjoncteurs selon la revendication 1, caractérisée en ce que la modularité en largeur des boîtiers ( 40,31) est de mm, la largeur des boîtiers des différents disjoncteurs de la gamme étant un multiple de 35 mm, et que lesdites bornes ( 22,23) sont au pas de 35 mm. 3 Disjoncteur multipolaire d'une gamme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les blocs unipolaires ( 10) sont solidarisés les uns aux autres avec interposition d'entretoises ( 32,38) formant des cales d'écartement qui définissent ledit intervalle entre les blocs adjacents ( 10). 4 Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites entretoises ( 32,38) en forme de plaque présentent des rainures ( 34) ou des conduits pour le passage de leviers de commande et/ou de fileries auxiliaires s'étendant entre le fond ( 24) et la face avant de la boîte ( 11). Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites entretoises ( 32) présentent des pions ( 37) de positionnement s'emboîtant dans des trous correspondants, ménagés dans les grandes faces latérales ( 19) des boîtes ( 11) pour positionner les boîtes les unes par rapport aux autres. 6 Disjoncteur selon la revendication 3, 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une entretoise ( 32) comporte une cavité ( 41) communiquant par un orific 5 ( 48) avec la boîte ( 11) d'un bloc unipolaire ( 10) adjacent et qu'un actionneur ( 44,45) réagissant à une surpression régnant dans ladite cavité ( 41) commande le mécanisme ( 25) pour déclencher le disjoncteur lorsque la surpression dépasse un seuil prédéterminé. 7 Disjoncteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit actionneur comporte un piston ( 44) monté à coulissement dans un cylindre associé à ladite cavité ( 41). 8 Disjoncteur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que des conduits ( 51) constitués par des rivets d'assemblage tubulaires font communiquer la cavité ( 41) avec les boîtes ( 11) des blocs unipolaires non adjacents. 9 Disjoncteur selon la revendication 3,4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme ( 25) de commande à genouillère ( 29) logé dans ledit boîtier ( 40,31) au dessus de l'un des blocs unipolaires ( 10), que le mécanisme est encadré par deux flasques métalliques ( 26) parallèles aux deux grandes faces ( 18,19) latérales du bloc unipolaire associé ( 10) et que lesdits 14 m flasques ( 26) dont l'écartement correspond à la largeur du bloc ( 10) sont rigidement solidarisés à ce bloc unipolaire. Disjoncteur selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les ponts de contacts ( 13) des différents blocs unipolaires ( 16) du disjoncteur sont accouplés en rotation et au mécanisme de commande ( 25) commun à l'ensemble des blocs unipolaires.