Brevet FR2720188A1 — publié le 19951124

DISJONCTEUR A AUTOCOMPRESSION REDUITE La présente invention se rapporte à un disjoncteur à autocompression d'appoint en particulier pour haute tension. Elle concerne plus précisément un disjoncteur du type à auto-soufflage, comprenant une enveloppe isolante remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc coopérant entre eux, l'un au moins faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manoeuvre et adapté pour être déplacé axialement dans10 l'enveloppe entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube portant à son extrémité le contact d'arc mobile et un second tube coaxial au premier tube pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne reliant le15 premier et le second tubes, une chambre d'expansion à volume constant fermée par une buse de soufflage et une chambre de compression communiquant avec la chambre de soufflage et fermée par un piston, des premiers moyens de mise en compression du gaz dans la chambre de compression pendant20 une première partie du déplacement de l'ensemble de contact mobile entre la position de fermeture et la position d'ouverture et des seconds moyens de décompression du gaz dans la chambre de compression pendant une seconde partie de ce même déplacement de l'ensemble de contact mobile étant25 prévus. Un tel disjoncteur est décrit dans la demande de brevet FR-2 697 274 déposée par la Déposante. Selon ce document antérieur, le piston est semi-mobile et il est prévu un moyen pour immobiliser le piston pendant une première partie du déplacement de l'ensemble de contact mobile entre la position de fermeture et la position d'ouverture et un moyen pour déplacer axialement le piston avec l'ensemble de contact mobile pendant une seconde partie de ce même déplacement de l'ensemble de contact mobile. Le35 moyen pour déplacer axialement le piston est constitué par un organe d'entraînement solidaire de l'ensemble de contact mobile qui entraîne une butée solidaire du piston pendant la seconde partie du déplacement de l'ensemble de contact mobile, cette butée étant disposée sur le trajet de l'organe d'entraînement. Le piston est relié à un troisième tube 5 pourvu d'au moins une lumière dans laquelle coulisse un doigt solidaire du premier tube et qui s'étend radialement par rapport à celui-ci en direction du second tube. Le moyen pour immobiliser le piston est constitué par un ressort disposé entre l'organe d'entraînement et le piston et par un10 organe de retenue fixe coopérant avec le piston. Dans un tel agencement, le ressort sollicitant le piston semi-mobile provoque un effort permanent sur la bielle de commande et entraîne une augmentation de l'énergie de manoeuvre nécessaire.15 Le but de l'invention est de réaliser un disjoncteur à faible énergie de manoeuvre et donc peu coûteux dont le soufflage des faibles courants se fait par autocompression et le soufflage des courants forts par expansion thermique. Pour ce faire, conformément à l'invention, les 2b premiers moyens comprennent le piston fixe coopérant avec le premier tube sur une certaine course x et les seconds moyens comprennent un moyen d' évacuation du gaz contenu dans la chambre de compression agissant une fois la course x terminée.25 Avantageusement, la course x est égale à la course du contact d'arc mobile sur le contact d'arc fixe avant leur séparation. Selon un mode de réalisation préféré, le premier tube est fermé frontalement par une paroi disposée à une certaine distance dl de la couronne du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc. De préférence, les seconds moyens comprennent au moins une lumière réalisée dans le premier tube, disposé du côté de la couronne opposé aux contacts d'arc, de longueur35 supérieure à l'épaisseur du piston et dont le bord le plus éloigné de la couronne est à une distance d de la couronne, la distance d étant inférieure ou égale à la distance dl et la face opposée au contact d'arc mobile du piston étant distante d'une longueur égale à d+x de la couronne en position de fermeture. 5 Par ailleurs, le bord de la lumière le plus proche de la couronne est à une distance d2 du piston supérieure ou égale à la course totale du contact d'arc mobile, lorsque le disjoncteur est en position de fermeture. Dans ce cas, avantageusement, la lumière est adjacente à ladite paroi, la distance d étant égale à la distance dl. Eventuellement, une butée annulaire coulissante est disposée à l'intérieur de la chambre de compression, la butée venant en butée contre la couronne après la course x grâce à un ressort d'amortissement disposé entre cette butée15 et le piston. Eventuellement, la lumière peut être constituée d'un ensemble d'orifices réalisés dans le premier tube. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation 2b préféré. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en position de fermeture. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en positions intermédiaires entre la position de fermeture et la position d'ouverture. La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en position d'ouverture. Les figures 5 à 7 sont des vues en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention en positions de fermeture, intermédiaire et d'ouverture, selon une variante de réalisation. Le disjoncteur représenté sur les figures comprend, de façon classique, une enveloppe isolante 1 remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc 3A,7A coopérant entre eux, l'un au moins faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manoeuvre 6 et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe 1 entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant 5 constitué par un premier tube 7 portant à son extrémité le contact d'arc mobile 7A et un second tube 8 coaxial au premier tube 7 pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne 9 reliant le premier et le second tubes, une chambre d'expansion 17 à volume constant fermée par une buse10 de soufflage 10 et une chambre de compression 18 communiquant par l'intermédiaire d'un clapet unidirectionnel 2 avec la chambre d'expansion et fermée par un piston 11. Le disjoncteur peut également comporter un contact permanent 14 coopérant avec l'extrémité 8A du second tube 8 formant15 contact permanent mobile. Comme antérieurement, sont prévus des premiers moyens de mise en compression du gaz dans la chambre de compression 18 pendant une première partie du déplacement de l'ensemble de contact mobile entre la position de fermeture et la 2b position d'ouverture et des seconds moyens de décompression du gaz dans la chambre de compression 18 pendant une seconde partie de ce même déplacement de l'ensemble de contact mobile. Les premiers moyens comprennent le piston 11 fixe coopérant avec le premier tube 7 sur une certaine course x lors du déplacement de l'ensemble mobile et les seconds moyens comprennent un moyen d'évacuation du gaz contenue dans la chambre de compression 18 agissant une fois la course x terminée.30 La course x est égale à la course du contact d'arc mobile 7A sur le contact d'arc fixe 3A avant leur séparation. Le premier tube 7 est fermé frontalement par une paroi 5 disposée à une certaine distance dl de la couronne 9 du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc.35 Les seconds moyens comprennent au moins une lumière réalisée dans le premier tube 7, disposé du côté de la couronne 9 opposé aux contacts d'arc, de longueur supérieure à l'épaisseur du piston 11 et dont le bord le plus éloigné de la couronne 9 est à une distance d de la couronne 9, la distance d étant égale à la distance dl, mais pouvant être 5 éventuellement inférieure, et la face opposée au contact d'arc mobile 7A du piston 11 étant distante d'une longueur égale & d+x de la couronne 9 en position de fermeture. Par ailleurs, le bord de la lumière 4 le plus proche de la couronne 9 est à une distance d2 du piston 11 supérieure ou10 égale à la course totale du contact d'arc mobile 7A, lorsque le disjoncteur est en position de fermeture. La lumière 4 peut être constituée d'un ensemble d'orifices réalisés dans le premier tube 7. Ces orifices peuvent être alignés sur une génératrice du tube 7 et/ou15 disposés selon des génératrices différentes. Dans ce cas, les bords précisés ci-dessus sont les bords extrêmes de l'ensemble d'orifices. Lors de l'ouverture, l'ensemble de contact mobile entrainé par l'organe de manoeuvre 6 se déplace vers la 2 droite (selon la représentation faite sur la figure 1) et le piston fixe 11 et le tube 7 se déplace relativement sur une course x comme visible sur la figure 2. Le gaz est alors comprimé dans la chambre de compression 18 et pousse le clapet 2 en position d'ouverture. Le gaz est donc également25 comprimé dans la chambre d'expansion 17. Compte-tenu de la lumière 4, il est également comprimé dans le volume 19 & l'intérieur du premier tube 7, ce volume 19 étant alors fermé par la paroi 5 et par le contact fixe 3A coopérant avec le contact mobile 7A.30 Lorsque l'ensemble de contact mobile a réalisé la course x, son mouvement continue et atteint la position représentée sur la figure 3. Le piston 11 chevauche alors la lumière 4 et les contact 3A et 7A se séparent. L'arc se forme donc entre ces contacts. La compression efficace est35 alors terminée. La chambre de compression 18 et le volume intérieur 19 du premier tube 7 sont ouverts et le gaz comprimé peut s'échapper vers l'arrière du piston 11. Le clapet 2 se ferme. La chambre d'expansion est également ouverte et le gaz comprimé dans cette chambre vient souffler l'arc entre les contacts 3A et 7A. La surpression générée 5 pendant la course x est alors suffisante pour assurer la coupure des courants faibles correspondant à 15 à 20% du pouvoir de coupure. De plus, en cas de forts courants, compte-tenu de l'échauffement provoqué par l'arc, la pression augmente dans la chambre 17 par expansion10 thermique. Un dimensionnement optimal de la chambre d'expansion 17 permet d'obtenir la coupure des forts courants uniquement par expansion thermique. Il est à noter que cette expansion est sans réaction sur la tringle de manoeuvre 6.15 Le déplacement de l'ensemble mobile continue pour atteindre la position d'ouverture représentée sur la figure 4 et le soufflage se prolonge entre les contacts 3A et 7A tandis que le gaz continue de s'évacuer derrière le piston 11. La distance d2 étant supérieure ou égale à la course totale du contact d'arc mobile, en fin d'ouverture, la chambre de compression 18 est toujours en communication avec le volume 19 et le gaz de cette chambre 18 peut toujours être évacué. Selon une variante de réalisation représentée sur les figures 5 à 7, une butée annulaire coulissante 13 est disposée à l'intérieur de la chambre de compression 18, la butée venant en butée contre la couronne 9 après la course x grâce à un ressort d'amortissement 12 disposé entre cette butée 13 et le piston 11 et fixé par ses extrémités à ces30 deux pièces. Le fonctionnement est le même que précédemment à la différence près que comme représenté sur la figure 6, une fois la course x réalisée la butée 13 vient en butée contre la couronne 9 et durant la suite du déplacement, le ressort35 12 joue le rôle d'amortisseur en étant comprimé jusqu'à la fin du mouvement, comme représenté sur la figure 7. Il est & noter que l'énergie de ce ressort 12 contribue à la refermeture du disjoncteur. REVENDICATIONS 1) Disjoncteur du type à auto-soufflage, comprenant une enveloppe isolante (1) remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc (3A, 7A) coopérant entre eux, l'un au moins faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manoeuvre (6) et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe entre une position de fermeture et une position d'ouverture, l'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube (7) portant à son extrémité le contact d'arc mobile (7A) et un second tube (8) coaxial au premier tube pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne (9) reliant le premier et le15 second tubes, une chambre d'expansion (17) à volume constant fermée par une buse de soufflage (10) et une chambre de compression (18) communiquant avec la chambre de soufflage et fermée par un piston (11), des premiers moyens de mise en compression du gaz dans la chambre de compression pendant26 une première partie du déplacement de l'ensemble de contact mobile entre la position de fermeture et la position d'ouverture et des seconds moyens de décompression du gaz dans la chambre de compression pendant une seconde partie de ce même déplacement de l'ensemble de contact mobile étant25 prévus, disjoncteur caractérisé en ce que les premiers moyens comprennent le piston (11) fixe coopérant avec le premier tube (7) sur une certaine course x et les seconds moyens comprennent un moyen d'évacuation du gaz contenu dans la chambre de compression (18) agissant une fois la course x30 terminée. 2) Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la course x est égale à la course du contact d'arc mobile (7A) sur le contact d'arc fixe (3A) avant leur séparation.35 3) Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le premier tube (7) est fermé frontalement par une paroi (5) disposée à une certaine distance dl de la couronne (9) du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc. 4) Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds moyens comprennent au moins une lumière réalisée dans le premier tube (7), disposé du côté de la couronne (9) opposé aux contacts d'arc, de longueur supérieure à l'épaisseur du piston (11) et dont le bord le plus éloigné de la couronne (9) est à une distance d de la10 couronne (9), la distance d étant inférieure ou égale & la distance dl et la face opposée au contact d'arc mobile (7A) du piston (11) étant distante d'une longueur égale à d+x de la couronne (9) en position de fermeture. 5) Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bord de la lumière (4) le plus proche de la couronne (9) est à une distance d2 du piston (11) supérieure ou égale à la course totale du contact d'arc mobile (7A), lorsque le disjoncteur est en position de fermeture. 6) Disjoncteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la lumière (4) est adjacente à ladite paroi (5), le distance d étant égale à la distance dl. 7) Disjoncteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une butée annulaire coulissante (13) est disposée à l'intérieur de la chambre de25 compression (18), la butée (13) venant en butée contre la couronne (9) après la course x grâce à un ressort d'amortissement (12) disposé entre cette butée (13) et le piston (11). 8) Disjoncteur selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la lumière (4) est constituée d'un ensemble d'orifices réalisés dans le premier tube (7).