Brevet FR2701334A1 — publié le 19940812

Cheminée d'extinction d'arc pour contacteur La présente invention concerne une cheminée d'extinction d'arc pour un contacteur pourvant fonctionner avec des courants continus, hachés ou alternatifs. De tels contacteurs constituent des dispositifs de sécurité à commande électropneumatique ou électromagnétique disposés dans des blocs électriques de puissance ou, en traction ferroviaire, dans des coffres de motrices ou de voitures. Ils doivent souvent, notamment pour la traction électrique, fonctionner dans des condictions très difficiles provoquées par les fluctuations de la température ambiante, la pollution atmosphérique, les vibrations, la surchage électrique, et assurer un service prolongé même en utilisation très soutenue. Le document FR-A-2 658 659 divulgue un contacteur à courant continu pour puissances élevées dont le circuit de coupure comprend un contact fixe et un contact mobile. Une cheminée d'extinction d'arc est disposée en vis-à-vis des contacts du circuit de coupure. Lors de l'ouverture du circuit de conduction, l'arc électrique engendré à cette occasion est soufflé dans la cheminée. La zone d'extinction d'arc est constituée par une série de plaques métalliques disposées en éventail suivant un rayon déterminé. Pour une utilisation sous une tension de 1500 V continue, la chambre d'extinction d'arc comporte une centaine de plaques métalliques. Si on désire utiliser le même contacteur sous une tension de valeur double, il faut doubler le nombre des plaques métalliques. Le problème qui se pose alors est celui de l'encombrement de la cheminée d'extinction d'arc. En effet, cette pièce occupe déjà un volume assez important (autant que le corps du contacteur) et le doublement du nombre de ses plaques imposerait une augmentation trop importante des dimensions de la cheminée. Il en résulterait également une augmentation trop importante de poids. L'invention propose une solution à ce problème par la superposition de deux chambres placées côte à côte et permettant, par un agencement particulier des cornes de soufflage, l'extinction de deux arcs électriques en série. Il est alors possible en gardant le même corps de contacteur de couper des tensions de service de valeur double que précédemment avec un encombrement à peine supérieur à celui de la cheminée selon l'art connu. De même l'entraxe entre deux contacteurs adjacents est un peu plus grand que précédemment. L'invention a donc pour objet une cheminée d'extinction d'arc pour contacteur, le contacteur possédant un circuit de conduction pour le passage du courant permanent et un circuit de transition assurant la phase d'interruption du courant, ce circuit de transition étant muni de contacts de coupure et étant équipé d'un dispositif de soufflage de l'arc engendré lors de la phase d'interruption du courant, la cheminée possédant une première et une deuxième corne de soufflage dont les premières extrémités sont situées à l'entrée de la cheminée, c'est-à-dire en vis-à-vis des contacts de coupure, ces deux cornes de soufflage s'évasant depuis l'entrée de la cheminée jusqu'à la zone d'extinction d'arc où se terminent leurs deuxièmes extrémités, la zone d'extinction d'arc comprenant une série de plaques métalliques disposées entre les deuxièmes extrémités des cornes de soufflage, caractérisée en ce qu'un élément séparateur divise la cheminée en deux chambres d'extinction d'arc, la première corne de soufflage aboutissant dans l'une des chambres et la deuxième corne de soufflage aboutissant dans l'autre chambre, la cheminée possédant une corne supplémentaire dont une partie est située entre les premières extrémités des cornes de soufflage, cette partie se prolongeant en deux branches divergentes aboutissant chacune dans la zone d'extinction d'arc, chaque branche pénétrant dans des chambres différentes de façon à se trouver opposée à la corne de soufflage s'y trouvant, les plaques métalliques étant réparties dans les deux chambres de façon à se trouver entre corne de soufflage et branche. Cette nouvelle cheminée présente l'avantage de pouvoir être montée sur un corps de contacteur à cheminée à chambre unique sans aucune modification de ce corps, l'interface corps-cheminée ne changeant pas. De préférence, les cornes de soufflages en s'évasant et les branches de la corne supplémentaire se développent dans chaque chambre de façon à être contenues dans des plans parallèles. Ces plans s'inscrivent dans l'épaisseur du contacteur et ne pénalisent donc pas l'encombrement en largeur du contacteur. L'entraxe entre deux appareils reste réduit. De préférence, l'élément séparateur se prolonge au delà de la zone d'extinction d'arc pour constituer un écran entre les deux chambres. Ceci présente l'avantage d'éviter les amorçages entre chambres. Les chambres peuvent être fermées, à la sortie de la zone d'extinction d'arc, par un obturateur ajouré. Cette disposition permet de freiner la progression de l'arc par freinage des gaz ionisés précédant l'arc. Chaque chambre peut avantageusement comporter un déflecteur fermant la partie de l'entrée de la chambre située entre la corne de soufflage ne correspondant pas à cette chambre et la partie de la corne supplémentaire située entre les premières extrémités des cornes de soufflage. Ceci facilite le guidage des arcs électriques, issus de l'arc engendré entre les contacts de coupure, vers les chambres d'extinction d'arc. La cheminée peut être en forme de quartier de disque dont les grandes faces sont fermées par des joues latérales, l'élément séparateur étant constitué par une joue centrale. Dans ce cas, chaque déflecteur peut être constitué d'une partie située sur la joue centrale et d'une partie située sur la joue latérale correspondante. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, acommpagnée des dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 représente, vu de côté, un contacteur équipé d'une cheminée d'extinction d'arc selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique d'une cheminée d'extinction d'arc selon l'invention, - la figure 3 est une vue éclatée d'une cheminée d'extinction d'arc selon l'invention, - les figures 4 et 5 sont des vues respectivement extérieure et intérieure d'une joue latérale de cheminée selon l'invention, - la figure 6 est une vue de l'un des côtés de la joue centrale de cheminée selon l'invention, - les figures 7A, 7B et 7C illustrent la corne supplémentaire d'une cheminée selon l'invention, - les figures 8A, 8B et 8C illustrent une corne de soufflage, - la figure 9 est une vue d'une cheminée selon l'invention, côté entrée de la cheminée, - la figure 10 est une vue d'une cheminée selon l'invention à laquelle on a retiré une joue latérale. Le contacteur 1 représenté à la figure 1 est du type décrit dans le document FR-A-2 658 659. Il assure la liaison et la coupure du circuit électrique comprenant les barres 2 et 3. Il comprend un corps 4 sur lequel est montée la cheminée d'extinction d'arc 5. Son circuit de conduction principal comporte deux connexions 6 et 7 d'entrée et de sortie du courant reliées aux barres 2 et 3. On distingue encore sur cette figure un boîtier 8 pour des contacts auxiliaires, une électrovalve de commande 9 et un conduit de raccordement pneumatique 10. La cheminée 5 est fixée de façon amovible au corps 4 du contacteur par un doigt escamotable poussé par un ressort selon une technique connue et décrite dans le document FR-A2 658 659. La figure 2 permet d'illustrer le fonctionnement de la cheminée selon l'invention. La cheminée se présente sous la forme d'un quartier de disque limité augulairement par les côtés 11 et 12. Les éléments de fermeture des grandes faces n'ont pas été représentés. Lors de la phase d'interruption du courant, l'arc électrique qui se développe entre les contacts de coupure 13 et 14 est soufflé vers l'entrée de la cheminée et est repris par les cornes de soufflage 15 et 16 qui s'évasent selon l'angle défini par les côtés 11 et 12. La cheminée comporte un élément séparateur 17 qui est une plaque divisant la cheminée en deux chambres. La plaque 17 se prolonge au delà de la zone d'extinction d'arc 18 pour constituer un écran 19 entre les deux chambres. La cheminée comporte une corne supplémentaire 20 dont une partie 21 est située près de l'entrée de la cheminée et entre les cornes de soufflage 15 et 16. La partie 21 se prolonge vers la zone d'extinction d'arc 18 par deux branches divergentes 22 et 23. Pour la première chambre, c'est-à-dire celle qui est apparente sur la figure 2, la corne de soufflage 15, en s'éloignant de l'entrée de la cheminée, possède une largeur plus restreinte qu'au départ et se développe pour être centrée dans l'épaisseur de la première chambre. De même la branche 22 de la corne supplémentaire 20 se développe vers le côté 12 pour se centrer dans l'épaisseur de la première chambre. La corne de soufflage 16 et la branche 23 se développent de la même façon dans la deuxième chambre, c'est-à-dire celle qui est cachée par la plaque 17. Ainsi le plan contenant les prolongements de la corne de soufflage 15 et de la branche 22 est parallèle au plan contenant les prolongements de la corne de soufflage 16 et de la branche 23. Dans chaque chambre et dans la zone d'extinction d'arc 18 est disposée une série de plaques métalliques 24. Ces plaques sont agencées radialement par rapport au centre du secteur angulaire défini par la cheminée et régulièrement espacées. A la sortie de la zone d'extinction d'arc, chaque chambre est fermée par un obturateur ajouré 25. L'élément séparateur 17 comporte en outre, dans sa partie proche de l'entrée de la cheminée, deux déflecteurs 26 et 27. Le déflecteur 26 ferme la partie de l'entrée de la première chambre située entre la corne de soufflage 16 et la partie 21 de la corne supplémentaire 20. Le déflecteur 26 ferme la partie de l'entrée de la deuxième chambre située entre la corne de soufflage 15 et la partie 21 de la corne supplémentaire 20. La présence de ces déflecteurs empêche les propagations éventuelles et non désirées de fractions de l'arc électrique. Lorsqu'un arc électrique est soufflé à l'entrée de la cheminée, il se propage entre les cornes de soufflage 15 et 16. En rencontrant la corne supplémentaire 20, il se scinde en deux. Chacune des deux parties d'arc progresse alors dans une chambre qui lui est propre, entre la corne de soufflage et la branche correspondant à la chambre, jusqu'à la zone d'extinction d'arc. La vue éclatée représentée à la figure 3 présente les principaux constituants de la cheminée selon l'invention, ces constituants étant vus côté entrée de la cheminée. Le boîtier de la cheminée est constitué dans cet exemple de réalisation par trois éléments moulés en matériau isolant (par exemple un mélange de polyester et de fibres de verre): une joue centrale 30 enserrée entre deux joues latérales 31 et 32. L'association de ces trois éléments réalise la fermeture des grandes faces, la constitution des côtés (référencés Il et 12 sur la figure 2), la constitution de l'entrée de la cheminée, permet la mise en place des plaques métalliques 24 et des obturateurs ajourés 25. Les joues latérales 31 et 32 supportent respectivement les cornes de soufflage 15 et 16. La joue centrale 30 supporte la corne supplémentaire 20.Les joues 30, 31 et 32 sont enserrées entre les plaques polaires 33 et 34. La figure 4 représente une joue latérale de cheminée selon l'invention, les deux joues latérales étant identiques. Il s'agit par exemple de la joue latérale 32 de la figure 3, la figure 4 étant alors la vue de droite de cette joue. La joue 32 comporte deux tétons 35 permettant le positionnement de la plaque polaire 34. Elle comporte également des trous pour le passage de vis permettant l'assemblage de la cheminée. Sept trous 36 sont situés sur des bossages de la joue qui permettent de la renforcer localement. A l'entrée de la cheminée, le serrage est obtenu par l'intermédiaire de vis passées dans les trous 37 et 38. La vis passant dans le trou 37 assure également le maintien par serrage des plaques polaires 34. La référence 39 désigne une partie rentrante entrant dans la constitution de l'un des déflecteurs qui seront décrits plus loin. La figure 5 représente le côté interne de la joue latérale 32. La joue présente une partie creuse 40 qui sera associée à la partie équivalente de l'autre joue latérale pour former l'entrée de la cheminée. Lors de l'assemblage de la cheminée, la joue latérale 32 sera pressée directement sur la joue latérale 31 selon les surfaces de contact 41 et 42 délimitées par les arêtes 43, 44, 45 et 46. La référence 47 est la contrepartie en relief de la partie rentrante 39. I1 s'agit d'une partie en pente ascendante dans la direction allant de l'entrée de la cheminée vers la zone d'extinction d'arc. Le trait 48 représente une paroi verticale par rapport au plan de la figure. A l'assemblage cette paroi 48 se trouvera adjacente à une autre paroi de la joue centrale pour constituer un déflecteur. Dans la partie correspondant à la zone d'extinction d'arc, des rainures 49 sont prévues pour le positionnement des plaques métalliques 24. Une rainure 50 permet de glisser l'obturateur ajouré à la sortie de la zone d'extinction d'arc. La figure 6 représente l'une des faces principales de la joue centrale 30. L'autre face lui est identique à l'exception des parties destinées à constituer les déflecteurs. Les trous 51 correspondent aux trous 36 de la joue latérale 32. Ils sont destinés à laisser passer les mêmes vis. Des rainures 52 sont prévues sur chaque face pour le positionnement des plaques métalliques 24. Les parties destinées à compléter les déflecteurs sont la paroi 54 visible sur la figure 6 et perpendiculaire au plan de cette figure, et la paroi 55 qui n'est pas visible et qui est perpendiculaire au plan de la figure. Au montage, la paroi 55 vient en contact avec la paroi 48 (voir la figure 5) et l'ensemble constitue un déflecteur pour l'une des chambres de soufflage. La paroi 54 joue le même rôle avec la paroi correspondante de joue latérale 31. La rainure 53 permet le glissement d'un obturateur ajouré entre la joue centrale et l'une des joues latérales. La joue centrale se prolonge au delà de la zone d'extinction d'arc pour constituer un écran 58 entre les deux chambres. Les figures 7A, 7B et 7C représentent la corne supplémentaire 20 vue de face, de côté et de dessus. On reconnaît sa partie centrale 21 destinée à être placée près de l'entrée de la cheminée et qui se prolonge par deux branches divergentes 22 et 23. Les branches 22 et 23 se terminent par des extrémités élargies 28 et 29 en vis-en-vis des plaques métalliques 24 (voir la figure 2). La joue centrale possède, entre ses éléments déflecteurs 54 et 55, une zone 56 permettant la mise en place de la corne 20 (voir la figure 6). Cette mise en place se fait par enfourchement de la corne 20 sur la joue centrale 30 en sa zone 56. Les figures 8A, 8B et 8C illustrent une corne de soufflage. I1 s'agit de la corne 15 si on se réfère à la figure 2. La figure 8A représente la corne de soufflage à plat, avant sa mise en forme. Elle se compose d'une partie relativement large 60 pourvue d'un trou alongé 61 facilitant l'accrochage de l'arc, et d'une partie plus étroite 62. Cette partie 62 bifurque pour que, une fois installée dans la cheminée, elle occupe le plan médian de la chambre correspondante. La partie 62 se termine par une extrémité élargie 63 en vis-à-vis des plaques métalliques 24 (voir la figure 2). Les figures 8B et 8C sont des vues de face et de côté de la corne de soufflage une fois mise en forme. La corne 15 possède alors, à l'extrémité opposée à l'extrémité 63, une forme en crochet 64 dont le rôle sera expliqué plus loin. A la figure 9, la cheminée est vue côté entrée. On distingue ses principaux constituants: les joues latérales 31 et 32 enserrant la joue centrale 30. La plaque polaire 34 est centrée sur la joue latérale 32 par les tétons 35. La plaque polaire 33 est centrée sur la joue latérale 31 par les tétons 66. Une vis 67 et un écrou autofreiné 68 assurent le serrage des plaques polaires sur les joues 30, 31 et 32. On distingue la partie 21 de la corne centrale, les cornes de soufflage 15 et 16, le crochet 64 de la corne 15 (voir la figure 8B) et le crochet 69 de la corne 16 (équivalent au crochet 64). On distingue encore la partie 47 de la joue latérale 32 entrant dans la constitution d'un déflecteur. La joue latérale 31 présente une partie 65 équivalant à la partie 47. Les obturateurs ajourés, en statifié polyester, sont glissés dans les fentes formées d'une part par la juxtaposition des fentes 53 de la joue 30 et 50 de la joue 32, d'autre part par la juxtaposition des fentes 53 de la joue 30 et 57 de la joue 31. Chaque obturateur peut être formé de plusieurs pièces. Des vis et des écrous dissimulés par les bossages des joues latérales assurent le serrage efficace des joues 30, 31 et 32 entre elles. Il est préférable, pour des raisons d'isolation électrique, de disposer les vis traversantes nécessaires au serrage des joues et des plaques polaires dans des tubes isolants. La figure 10 permet de voir l'intérieur de la cheminée lorsque l'on a enlevé la joue latérale 31. Les plaques métalliques 24 de la chambre qui apparaît au premier plan sont visibles, de même que l'obturateur ajouré 25. L'extrémité 29 de la corne supplémentaire 20 est maintenue d'un côté par un logement 59 prévu dans la joue centrale 30 (voir la figure 6) et de l'autre côté par un logement analogue prévu dans la joue latérale 31 non représentée. L'extrémité 63 de la corne de soufflage 15 est maintenue d'un côté par l'autre logement 59 de la joue centrale 30 et de l'autre côté par un logement analogue prévu dans la joue latérale 31 non représentée. La figure 10 montre que les cornes de soufflage sont maintenues, près de l'entrée de la cheminée, par des encoches prévues dans les joues latérales. On distingue les encoches 71 et 72 de la joue latérale 32. Les crochets 64 et 69 assurent le maintien des cornes de soufflage sur la partie des joues latérales proche de l'entrée de la cheminée. On distingue les crochets 64 et 69 mis en place sur les ergots 70 de la joue latérale 32. Cette figure permet également de voir en coupe les vis 73 et leurs tubes isolants 74 qui traversent les trois joues de la cheminée. On voit également la vis 67 et son tube isolant 75 qui traversent les joues latérales et les plaques polaires. On voit enfin la vis 76 et son tube isolant 77 qui ne traversent que les deux joues latérales. Les cornes de soufflage et la corne supplémentaire peuvent être en cuivre. Les plaques métalliques de la zone d'extinction d'arc peuvent être en acier inoxydable magnétique. A titre de comparaison, un contacteur 1500 V à chambre de soufflage unique selon l'art connu décrit dans le document FR-A-2 658 659 a un corps d'environ 70 mm d'épaisseur pour une cheminée de 40 mm d'épaisseur. Une cheminée d'extinction d'arc selon l'invention permet d'obtenir un contacteur 3000 V en conservant le même corps. La nouvelle cheminée a 80 mm d'épaisseur mais les autres dimensions (les plus pénalisantes si on se réfère à la figure 1) sont pratiquement identiques. L'encombrement global reste donc à peu près le même. On augmentera légèrement l'entraxe entre deux contacteurs adjacents. REVENDICATIONS 1/ Cheminée d'extinction d'arc pour contacteur, le contacteur possédant un circuit de conduction pour le passage du courant permanent et un circuit de transition assurant la phase d'interruption du courant, ce circuit de transition étant muni de contacts de coupure (13, 14) et étant équipé d'un dispositif de soufflage de l'arc engendré lors de la phase d'interruption du courant, la cheminée possédant une première (15) et une deuxième (16) corne de soufflage dont les premières extrémités sont situées à l'entrée de la cheminée, c'est-à-dire en vis-à-vis des contacts de coupure, ces deux cornes de soufflage s'évasant depuis l'entrée de la cheminée jusqu'à la zone d'extinction d'arc (18) où se terminent leurs deuxièmes extrémités, la zone d'extinction d'arc comprenant une série de plaques métalliques (24) disposées entre les deuxièmes extrémités des cornes de soufflage, caractérisée en ce qu'un élément séparateur (17) divise la cheminée en deux chambres d'extinction d'arc, la première corne de soufflage (15) aboutissant dans l'une des chambres et la deuxième corne de soufflage (16) aboutissant dans l'autre chambre, la cheminée possédant une corne supplémentaire (20) dont une partie (21) est située entre les premières extrémités des cornes de soufflage, cette partie se prolongeant en deux branches divergentes (22, 23) aboutissant chacune dans la zone d'extinction d'arc (18), chaque branche pénétrant dans des chambres différentes de façon à se trouver opposée à la corne de soufflage s'y trouvant, les plaques métalliques (24) étant réparties dans'les deux chambres de façon à se trouver entre corne de soufflage et branche. 2/ Cheminée d'extinction d'arc selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cornes de soufflages (15, 16) en s'évasant et les branches (22, 23) de la corne supplémentaire se développent dans chaque chambre de façon à être contenues dans des plans parallèles. 3/ Cheminée d'extinction d'arc selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément séparateur se prolonge au delà de la zone d'extinction d'arc pour constituer un écran (58) entre les deux chambres. 4/ Cheminée d'extinction d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque chambre est fermée, à la sortie de la zone d'extinction d'arc, par un obturateur ajouré (25). 5/ Cheminée d'extinction d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque chambre comporte un déflecteur (26, 27) fermant la partie de l'entrée de la chambre située entre la corne de soufflage ne correspondant pas à cette chambre et la partie de la corne supplémentaire située entre les premières extrémités des cornes de soufflage. 6/ Cheminée d'extinction d'arc selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est en forme de quartier de disque dont les grandes faces sont fermées par des joues latérales (31, 32), l'élément séparateur étant constitué par une joue centrale (30). 7/ Cheminée d'extinction d'arc selon les revendications 5 et 6 prises ensemble, caractérisée en ce que chaque déflecteur est constitué d'une partie (54, 55) située sur la joue centrale (30) et d'une partie (47, 65) située sur la joue latérale correspondante (31, 32).