Brevet FR2718283A1 — publié le 19951006

Disjoncteur pour fortes intensités, comportant un dispositif d'interface opérateur/moteur et dispositif d'interface opérateur/moteur pour un tel disjoncteur. La présente invention concerne un disjoncteur pour forte intensité nominale et, plus particulièrement, un dispositif d'interface opérateur/moteur d'actionnement du dispositif d'enclenchement d'un tel disjoncteur. Le brevet US 4001 742 décrit un disjoncteur capable d'interrompre un courant de plusieurs milliers d'ampères sous plusieurs centaines de volts. Tel qu'il est décrit dans ce brevet, le mécanisme d'actionnement se présente sous la forme d'une paire de ressorts d'actionnement puissants qu'un système de verrouillage empêche de séparer les contacts du disjoncteur. Une fois que le mécanisme d'actionnement a réagi de manière à séparer les contacts, les ressorts d'actionnement doivent être bandés de nouveau pour fournir la force motrice suffisante aux bras de contact mobiles qui supporte les contacts. Le brevet US n 4 649 244 décrit l'utilisation d'un moteur électrique pour bander automatiquement les ressorts de fermeture de disjoncteur. Le moteur est accouplé à l'arbre d'actionnement de ressorts de fermeture par l'intermédiaire d'un ensemble d'engrenages planétaires et d'un agencement compliqué de cames. La présente invention divulgue un agencement simplifié pour servir d'interface entre le moteur électrique et le dispositif de mise sous charge des ressorts de fermeture de disjoncteur avec moins de composants et un prix de revient plus faible. Les ressorts de fermeture de mécanisme d'actionnement de disjoncteur sont mis sous charge à la fois automatiquement au moyen d'un moteur électrique et manuellement au moyen d'une poignée d'actionnement accessible de l'extérieur. Un agencement d'embrayage à friction permet aux ressorts de fermeture de disjoncteur d'être mis sous charge manuellement par actionnement de la poignée de manoeuvre. Le disjoncteur pour courant industriel, destiné à une protection contre les surintensités de haut niveau, comprend, conformément à la présente invention:un socle isolant; un capot isolant au-dessus dudit socle, ledit capot enfermant un arbre de fermeture et un arbre d'entraînement; un ressort de fermeture accouplé audit arbre de fermeture, ledit ressort de fermeture recevant des forces destinées à le faire venir dans un état chargé, c'est-à-dire bandé; un dispositif d'interface opérateur/moteur servant d'interface entre ledit arbre de fermeture et un moteur électrique fournissant automati- quement lesdites forces pendant qu'il est actif; une poignée accouplée audit arbre de fermeture et permettant à un opérateur d'appliquer manuellement lesdites forces quand ledit moteur cesse d'être actif. Ce disjoncteur présente, en outre, les caractéristiques ci- après, prises isolément ou en combinaison. Ledit dispositif d'interface comprend: une plaque de commande de moteur accouplée audit arbre de fermeture; et un embrayage à friction accouplé à ladite plaque de commande, ledit embrayage à friction prenant une première position quand ledit moteur est actif de manière à permettre audit moteur de fournir lesdites forces, et ledit embrayage à friction prenant une seconde position quand ledit moteur est inactif pour permettre à ladite poignée de fournir lesdites forces. Une biellette d'arbre de fermeture est accouplée audit arbre de fermeture et comprend, à une de ses extrémités, un doigt de commande d'embrayage, ledit doigt de commande d'embrayage étant en contact avec une première extrémité dudit embrayage à friction quand ledit moteur est actif et ledit doigt de commande d'embrayage étant éloigné de ladite première extrémité quand ledit moteur est inactif. Une plaque de montage supporte ledit embrayage à friction et comporte une fente formant piste de positionnement disposée de manière à emprisonner un doigt de positionnement d'embrayage qui s'étend depuis une extrémité opposée dudit embrayage à friction. Un ressort de déclenchement ou libération d'embrayage est fixé à ladite plaque de commande du moteur, ledit ressort de déclenchement sollicitant ladite extrémité d'embrayage à friction, de manière qu'elle s'éloigne du doigt de commande d'embrayage. Une manivelle est fixée de façon pivotante à ladite plaque de montage et une biellette de commande est montée entre ladite manivelle et ladite plaque de commande de moteur, ladite manivelle prenant une première position quand ladite première extrémité dudit embrayage à friction se trouve en contact avec ledit doigt de commande d'embrayage et ladite manivelle prenant une seconde position quand ladite première extrémité dudit embrayage à friction est éloignée dudit doigt de commande d'embrayage. Ladite fente formant piste de positionnement définit une région étroite de repos et une rampe de positionnement adjacente à ladite région étroite de repos. Un trou de dégagement est ménagé dans ladite plaque de commande de moteur et un manchon formant pivot est disposé dans ledit trou, ledit manchon formant pivot comprenant une patte de positionnement, ladite patte de positionnement étant reçue dans une fente de positionnement formée dans ladite biellette d'arbre de fermeture. Un arbre de commande de moteur s'étend depuis ledit moteur et une poulie d'entraînement est disposée sur ledit arbre de commande. Une poulie entraînée est fixée à ladite manivelle et un moyen relie mutuellement ladite poulie d'entraînement et ladite poulie entraînée en transférant les forces engendrées par ledit moteur à ladite manivelle. Ledit moyen reliant mutuellement ladite poulie d'entraînement et ladite poulie entraînée comprend une courroie d'entraînement. Ledit moyen reliant lesdites poulies comprend un train d'engrenages. Dans le présent disjoncteur, le dispositif d'interface opérateur/moteur comprend, en combinaison: une plaque de montage; une manivelle fixée de façon pivotante à ladite plaque de montage; une plaque de commande de moteur accouplée à ladite manivelle par l'intermédiaire d'une biellette de commande et destinée à fournir des forces de mise en charge à un ressort de fermeture d'organe d'actionnement; un embrayage à friction accouplé à ladite plaque de commande de moteur au moyen d'un pivot d'embrayage à friction, ledit embrayage à friction comprenant, à une première de ses extrémités, une encoche coopérant avec un doigt de commande d'embrayage s'étendant depuis une des extrémités d'une biellette d'arbre de fermeture, et ledit embrayage à friction comprenant un doigt de positionnement d'embrayage s'étendant depuis une extrémité opposée, ledit doigt de positionnement étant emprisonné dans une fente qui forme une piste de positionnement et qui est ménagée dans ladite plaque de montage. Ce dispositif d'interface présente, en outre, les caracté- ristiques ci-après, prises isolément ou en combinaison. Un ressort de déclenchement d'embrayage est relié à ladite plaque de commande de moteur, ledit ressort de déclenchement sollicitant ladite première extrémité d'embrayage à friction de manière à l'éloigner dudit doigt de commande d'embrayage. Ladite fente formant piste de positionnement définit une région étroite de repos et une rampe de positionnement adjacente à ladite région étroite de repos, ledit doigt de positionnement d'embrayage se trouvant dans ladite région de repos lorsqu'un moteur électrique associé est actif pour fournir lesdites forces de mise en charge. Un manchon formant pivot s'étend à travers ladite plaque de commande de moteur pour fixer ladite plaque de commande de moteur à un arbre de fermeture de disjoncteur, ledit manchon comprenant une patte de positionnement s'étendant depuis une de ses extrémités, ladite patte étant reçue dans une fente correspondante, ménagée dans ladite plaque de montage, pour positionner de façon précise ladite plaque de commande de moteur sur ladite plaque de montage. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un disjoncteur pour forte intensité nominale, une partie du capot du disjoncteur ayant été enlevée pour laisser voir le dispositif d'interface opérateur/moteur de ressorts d'actionnement selon la présente invention; la figure 2 est une vue d'extrémité en coupe partielle du dispositif d'interface opérateur/moteur de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective de dessus agrandie du dispositif d'interface opérateur/moteur de la figure 1, les composants étant représentés en projection isométrique; la figure 4 est une vue latérale agrandie du dispositif d'interface opérateur/moteur de la figure 1 au début du cycle de mise sous charge; la figure 5 est une vue latérale agrandie du dispositif d'interface opérateur/moteur de la figure 1 pendant le cycle de mise sous charge; et la figure 6 est une vue latérale agrandie du dispositif d'interface opérateur/moteur de la figure 1 à la fin du cycle de mise sous charge. Le disjoncteur 10, pour forte intensité nominale, représenté sur la figure 1 est capable de transférer un courant de circuit de plusieurs milliers d'ampères au repos sous une tension de plusieurs centaines de volts sans surchauffe. Le disjoncteur consiste en un socle 11, isolé électriquement, auquel un capot intermédiaire 12 en matière isolante similaire est fixé avant que soit monté le capot supérieur 13 consistant également en une matière isolante de l'électricité. La connexion électrique avec les composants intérieurs transportant le courant est effectuée à l'aide de barrettes 14 de bornes de charge d'utilisation s'étendant depuis un des côtés du socle et par des barrettes (non représentées) de bornes de lignes s'étendant depuis le côté opposé de ce socle. Les composants intérieurs sont commandés à l'aide d'un dispositif de déclenchement électronique contenu dans une cavité 16 formée dans la surface supérieure du capot supérieur 13. Bien qu'il ne soit pas représenté, le dispositif de déclenchement est similaire à celui décrit dans le brevet US 2 581 181 et coopère, en outre, avec un accessoire contenu à l'intérieur de la cavité 15 d'accessoire pour assurer un ensemble de fonctions de protection et de commande telles que celles décrites, par exemple, dans le brevet US 4 801 907. Le mécanisme d'actionnement 17 comprend les moyens nécessaires pour mettre sous charge, c'est-à-dire bander, les ressorts de fermeture puissants 21 par l'intermédiaire d'un dispositif 20 d'interface opérateur/moteur qui comprend un ensemble d'embrayage 23. Les forces manuelles pour mettre sous charge les ressorts de fermeture sont fournies par l'actionnement de la poignée de manoeuvre 18 disposée dans la cavité 19 de poignée de manoeuvre. Le disjoncteur 10 est représenté sur la figure 2 pour montrer l'emplacement de la poignée 18 par rapport à l'arbre de fermeture 26 de la poignée dans le mécanisme d'actionnement 17. L'arbre d'entraînement 24 qui agit de manière à ouvrir les contacts du disjoncteur est sollicité au moyen d'une paire séparée de ressorts d'actionnement 25, comme décrit dans le brevet US précité n 4 001 742. L'arbre de fermeture 26, qui est accouplé aux ressorts de fermeture 21 au moyen de la manivelle 30 de fermeture est relié également au dispositif 20 d'interface opérateur/moteur au moyen d'un manchon formant pivot 34. L'actionnement automatique de l'interface opérateur/moteur par actionnement du moteur électrique 58 ainsi que par actionnement manuel de la poignée de manoeuvre 18 pour mettre sous charge les ressorts de fermeture 21 apparaît plus clairement si on se réfère à la fois à la figure 2 et à la figure 3 en même temps. Le dispositif 20 d'interface d'opérateur consiste en une paire de biellettes 31, 32 d'arbre de fermeture qui fixent le dispositif à l'arbre de fermeture au moyen des ouvertures profilées 43. Le manchon formant pivot 34 est positionné de façon précise à l'intérieur du dispositif par encastrement des pattes de positionnement 39, 40, s'étendant depuis les extrémités opposées du manchon, dans des fentes correspondantes 41, 42 formées dans les biellettes d'arbre de fermeture. Une paire de plaques 35, 36 de commande du moteur sont positionnées sur le manchon de pivotement 34 par insertion de ce manchon dans les ouvertures de dégagement 44 formées dans une des extrémités de chacune des plaques de commande du moteur ainsi que dans l'ouverture de dégagement 51 formée dans la plaque 50 de support de dispositif d'interface opérateur/moteur. Conformément aux enseignements de la présente invention, un embrayage à friction 37 est pris en sandwich entre les plaques de commande du moteur et coopère avec le doigt 33 de commande d'embrayage, s'étendant entre les plaques de commande, au moyen de l'encoche triangulaire 45 d'une manière que l'on va décrire ci-après. La biellette de commande allongée 54, qui est fixée aux plaques de commande au moyen du pivot de biellette de commande, coopère avec une manivelle 56 au moyen de l'axe 57 de biellette de commande qui s'étend depuis l'extrémité de la biellette de commande. La biellette de commande 54 a été fractionnée pour montrer la piste de positionner 47 formée dans la plaque de montage 50, cette piste recevant le doigt de positionnement 46 s'étendant depuis une des extrémités de l'embrayage à friction 37. Le doigt de positionnement est entraîné dans la piste de positionnement à la façon d'un élément suiveur de came le long du bord incliné 48 et de l'extrémité étroite 49 de cette piste. La manivelle 56 est fixée à une poulie 63 en vue d'une rotation autour du pivot 64 de manivelle et de poulie. Le dispositif d'interface opérateur/moteur à l'état assemblé est disposé et supporté complètement sur la plaque de montage 50 qui est fixée au bâti latéral 53 de ressorts de fermeture au moyen d'une paire de trous traversants 52 et de vis associées 67 (figure 4). Quand il est assemblé au dispositif, l'arbre 60 (figure 4) entraîné par le moteur s'étend à travers l'ouverture 59 formée dans la plaque de montage 50, et une poulie 62 fixée à l'arbre du moteur coopère fonctionnellement avec le dispositif 20 d'interface opérateur/moteur au moyen de la courroie d'entraînement 61 et de la poulie 63 de dispositif d'interface opérateur/moteur. Le fonctionnement du dispositif 20 d'interface opérateur/moteur est représenté sur la figure 4 avec la poulie 62, entraînée par le moteur, montée sur l'arbre 60 du moteur électrique 58 et reliée au moyen de la courroie d'entraînement 61 à la poulie 63 fixée à la manivelle 56 par le pivot 64 de poulie. La plaque de montage 50 est fixée au bâti latéral de ressorts de fermeture au moyen de vis 67 au-dessus de l'arbre d'entraînement 24. Bien que la liaison entre poulie 62 et 63 au moyen de la courroie d'entraînement 61 soit simple et économiquement avantageuse, d'autres moyens de liaison plus coûteux, tels que des engrenages planétaires peuvent aussi être utilisés. Une des plaques 35 de commande de moteur et une des biellettes 31 d'arbre de fermeture n'ont pas été représentées pour laisser voir l'emplacement de l'autre plaque de commande 35 du moteur sur l'arbre de fermeture 26 et l'emplacement du doigt 33 de commande d'embrayage situé à l'extrémité de l'autre biellette 32 d'arbre de fermeture par rapport à l'encoche 45 en forme de V formée à une première des extrémités de l'embrayage à friction 37. On remarquera qu'au début du cycle de mise sous charge des ressorts de fermeture, le ressort 35 de déclenchement d'embrayage sollicite l'encoche 45 d'embrayage à friction, située à la première extrémité de cet embrayage à friction 37, de manière à l'éloigner du doigt 33 de commande d'embrayage et à faire venir le doigt 46 de positionnement d'embrayage, se trouvant à la seconde extrémité de l'embrayage à friction 37, à l'intérieur de la région de repos ou d'appui étroite 49 de la fente formant piste 47, ménagée dans la plaque de montage 50. La biellette de commande 54, qui relie les plaques de commande du moteur et la manivelle 56 montée sur la poulie 63 au moyen de l'axe d'articulation 57 de biellettes de commande, commande efficacement le transfert de la force de mise sous charge, de l'arbre 60 de commande de moteur à l'arbre de fermeture 26, celà par l'intermédiaire du pivot 64 de manivelle, de la manière que l'on va décrire ci-après. Le moteur électrique 58 étant sous tension, la manivelle 56 est entraînée en sens inverse des aiguilles d'une montre autour du pivot 64 de manivelle et de poulie en déplaçant la biellette 54, la plaque 36 de commande de moteur et l'embrayage à friction 37 dans le sens des aiguilles d'une montre et en poussant l'encoche 45 d'embrayage à friction contre le doigt 33 de commande d'embrayage à l'encontre de la force de sollicitation du ressort 65 de déclenchement d'embrayage. Le doigt 46 de positionnement d'embrayage reste à l'intérieur de la région étroite de repos de la fente 47 formant piste de positionnement. Le frottement engendré entre l'encoche 45 d'embrayage à friction et le doigt 33 d'embrayage maintient le dispositif d'interface opérateur/moteur dans l'état représenté sur la figure 5, en permettant au moteur 58 de fournir la force de mise sous charge à l'arbre de fermeture 26 et, de là aux ressorts de fermeture, comme on l'a décrit précédemment. Si le moteur venait à s'arrêter pendant le cycle de mise sous charge, le frottement engendré entre l'encoche 45 d'embrayage à friction et le doigt 33 de commande d'embrayage cesserait dès qu'une force manuelle serait appliquée à la poignée, en permettant ainsi à l'embrayage à friction 37 de tourner dans le sens des aiguilles d'une montre en s'éloignant du doigt de commande d'embrayage sous la poussée du ressort 65 de déclenchement d'embrayage. Quand la force motrice d'actionnement est fourni par le moteur électrique, la biellette de commande 54 fait tourner la manivelle 56 dans le sens des aiguilles d'une montre autour du pivot 64 de manivelle et de poulie, et le doigt 46 de positionnement d'embrayage porte contre la rampe de positionnement 48 dans la fente 47 formant piste de positionnement. A la fin de la mise sous charge des ressorts de fermeture, le dispostif 20 d'interface opérateur/moteur reprend la configuration de départ représentée sur la figure 4. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur pour courant industriel, destiné à une protection contre les surintensités de haut niveau, caractérisé en ce qu'il comprend: un socle isolant (11); un capot isolant (13) au-dessus dudit socle, ledit capot enfermant un arbre de fermeture (26) et un arbre d'entraînement (24); un ressort de fermeture (21) accouplé audit arbre de fermeture, ledit ressort de fermeture recevant des forces destinées à le faire venir dans un état chargé, c'est-à-dire bandé; un dispositif d'interface opérateur/moteur servant d'interface entre ledit arbre de fermeture et un moteur électrique (58) fournissant automatiquement lesdites forces pendant qu'il est actif; une poignée (18) accouplée audit arbre de fermeture et permettant à un opérateur d'appliquer manuellement lesdites forces quand ledit moteur cesse d'être actif. 2. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'interface comprend: une plaque de commande (35) de moteur accouplée audit arbre de fermeture; et un embrayage à friction (37) accouplé à ladite plaque de commande, ledit embrayage à friction prenant une première position quand ledit moteur est actif de manière à permettre audit moteur de fournir lesdites forces, et ledit embrayage à friction prenant une seconde position quand ledit moteur est inactif pour permettre à ladite poignée de fournir lesdites forces. 3. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une biellette (32) d'arbre de fermeture accouplée audit arbre de fermeture et comprenant, à une de ses extrémités, un doigt (33) de commande d'embrayage, ledit doigt de commande d'embrayage étant en contact avec une première extrémité (45) dudit embrayage à friction quand ledit moteur est actif et ledit doigt de commande d'embrayage étant éloigné de ladite première Il extrémité quand ledit moteur est inactif. 4. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de montage (50) supportant ledit embrayage à friction et comportant une fente (47) formant piste de positionnement disposée de manière à emprisonner un doigt (46) de positionnement d'embrayage qui s'étend depuis une extrémité opposée dudit embrayage à friction. 5. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (65) de déclenchement d'embrayage sur ladite plaque de commande de moteur, ledit ressort de déclenchement sollicitant ladite extrémité d'embrayage à friction de manière qu'elle s'éloigne du doigt de commande d'embrayage. 6. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une manivelle (56) fixée de façon pivotante à ladite plaque de montage et une biellette de commande (54) montée entre ladite manivelle et ladite plaque de commande de moteur, ladite manivelle prenant une première position quand ladite première extrémité dudit embrayage à friction se trouve en contact avec ledit doigt de commande d'embrayage et ladite manivelle prenant une seconde position quand ladite première extrémité dudit embrayage à friction est éloignée dudit doigt de commande d'embrayage. 7. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite fente formant piste de positionnement définit une région étroite (49) de repos et une rampe de positionnement (48) adjacente à ladite région étroite de repos. 8. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un trou de dégagement (51) dans ladite plaque de commande de moteur et un manchon formant pivot (34) disposé dans ledit trou, ledit manchon formant pivot comprenant une patte de positionnement (40), ladite patte de positionnement étant reçue dans une fente de positionnement (41) formée dans ladite biellette d'arbre de fermeture. 9. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre de commande (60) de moteur s'étendant depuis ledit moteur et une poulie d'entraînement (62) disposée sur ledit arbre de commande. 10. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend une poulie entraînée (63) fixée à ladite manivelle et un moyen (61) reliant mutuellement ladite poulie d'entraînement et ladite poulie entraînée en transférant les forces engendrées par ledit moteur à ladite manivelle. 11. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication , caractérisé en ce que ledit moyen (61) comprend une courroie d'entraînement. 12. Disjoncteur pour courant industriel selon la revendication , caractérisé en ce que ledit moyen (61) comprend un train d'engrenages. 13. Dispositif d'interface opérateur/moteur caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: une plaque de montage (50); une manivelle fixée de façon pivotante à ladite plaque de montage; une plaque de commande (35) de moteur accouplée à ladite manivelle par l'intermédiaire d'une biellette de commande (54) et destinée à fournir des forces de mise en charge à un ressort de fermeture d'organe d'actionnement; un embrayage à friction (37) accouplé à ladite plaque de commande de moteur au moyen d'un pivot (38) d'embrayage à friction, ledit embrayage à friction comprenant à une première de ses extrémités, une encoche (45) coopérant avec un doigt (33) de commande d'embrayage s'étendant depuis une des extrémités d'une biellette (31) d'arbre de fermeture, et ledit embrayage à friction comprenant un doigt (46) de positionnement d'embrayage s'étendant depuis une extrémité opposée, ledit doigt de positionnement étant emprisonné dans une fente qui forme une piste de positionnement et qui est ménagée dans ladite plaque de montage (50). 14. Dispositif d'interface opérateur/moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un ressort (65) de déclenchement d'embrayage sur ladite plaque de commande de moteur, ledit ressort de déclenchement sollicitant ladite première extrémité d'embrayage à friction de manière à l'éloigner dudit doigt de commande d'embrayage. 15. Dispositif d'interface opérateur/moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite fente formant piste de positionnement définit une région étroite de repos (49) et une rampe de positionnement (49) adjacente à ladite région étroite de repos, ledit doigt de positionnement d'embrayage se trouvant dans ladite région de repos lorsqu'un moteur électrique associé (58) est actif pour fournir lesdites forces de mise en charge. 16. Dispositif d'interface opérateur/moteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon formant pivot (34) s'étendant à travers ladite plaque de commande du moteur pour fixer ladite plaque de commande du moteur à un arbre (26) de fermeture de disjoncteur, ledit manchon comprenant une patte de positionnement (40) s'étendant depuis une de ses extrémités, ladite patte étant reçue dans une fente correspondante (41) ménagée dans ladite plaque de montage pour positionner de façon précise ladite plaque de commande du moteur sur ladite plaque de montage.