Brevet FR2716747A1 — publié le 19950901

DISPOSITIF DE RESSORT DE FERMETURE DE DISJONCTEUR, DISJONCTEUR MUNI D'UN TEL DISPOSITIF ET PROCEDE DE MONTAGE DE CE DISJONCTEUR La présente invention concerne un dispositif modulaire de ressorts pour disjoncteur à ampérage nominal élevé et elle a trait également à un procédé pour monter ce dispositif dans un tel disjoncteur. Le brevet U.S. 4.001.742 intitulé "disjoncteur comportant un mécanisme d'actionnement perfectionné" décrit un disjoncteur capable d'interrompre plusieurs milliers d'ampères d'un courant de circuit sous une tension de plusieurs milliers de volts. Comme décrit dans ce brevet, le mécanisme d'actionnement se présente sous la forme d'une paire de ressorts d'actionnement puissants qui sont retenus au moyen d'un système de verrouillage pour qu'ils ne séparent pas les contacts du disjoncteur. Une fois que le mécanisme d'actionnement a effectué une séparation des contacts, les ressorts d'actionnement doivent être bandés de nouveau pour fournir une force motrice suffisante aux bras de contacts mobiles qui supportent les contacts. L7t9TZZ - La demande de brevet U.S. (41PR 7116) décrit un mécanisme d'actionnement capable de réenclencher immédiatement le mécanisme d'actionnement du disjoncteur de manière à refermer les contacts sans avoir à bander ou remettre sous charge de nouveau les ressorts d'actionnement du disjoncteur immédiatement après l'ouverture des contacts du disjoncteur. Du fait que la force des ressorts d'actionnement se trouvant dans le mécanisme d'actionnement augmente à mesure que l'ampérage nominal augmente afin de tenir compte des exigences plus élevées d'ouverture et de fermeture des contacts du disjoncteur en présence d'un courant de circuit plus grand, les ressorts du disjoncteur sont habituellement montés à la demande en usine pendant l'assemblage des composants du mécanisme d'actionnement. Il serait avantageux, du point de vue économique, d'utiliser un mécanisme d'actionnement commun pour chacun des ampérages nominaux divers et de réaliser un agencement séparé pour l'assemblage des ressorts d'actionnement sans que cela perturbe le mécanisme d'actionnement. On trouve dans le brevet U.S. 4.713.508 la description d'une tentative antérieure visant à modifier les ressorts d'actionnement de disjoncteurs en fonction des exigences de ces disjoncteurs. Ce brevet s'attaque aux problèmes soulevés par l'adjonction de ressorts d'actionnement dans leur état "chargé", c'est-à-dire comprimé, dans le mécanisme d'actionnement sur le lieu de la fabrication. C'est pourquoi, la présente invention a pour but de fournir un agencement grâce auquel les ressorts d'actionnement de disjoncteur sont contenus à l'intérieur d'un bloc séparé du mécanisme d'actionnement et peuvent être montés à l'intérieur de l'enveloppe du disjoncteur sans que cela perturbe le mécanisme d'actionnement. Le dispositif modulaire de ressorts de mécanisme d'actionnement de disjoncteur selon la présente invention contient des ressorts d'actionnement de disjoncteur indépendants de l'ensemble du mécanisme d'actionnement. Ce dispositif modulaire est installé ultérieurement soit sur le lieu d'assemblage, soit sur le site de montage sans perturbation des composants du mécanisme d'actionnement. Chaque module contient le nombre et l'agencement nécessaires des ressorts pour satisfaire aux exigences de force de sollicitation des ressorts concernant chaque ampérage nominal de disjoncteur. Le dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la présente invention comprend: une paire de cylindres avant et arrière opposés; une tige de support montée de façon amovible entre lesdits cylindres; un ressort de compression disposé sur ladite tige de support; et un moyen disposé sur un des cylindres avant ou arrière et assurant une liaison avec un mécanisme d'actionnement de disjoncteur. Le disjoncteur pour ampérage nominal industriel destiné à une protection contre les surintensités de niveau élevées, conformément à la présente invention, comprend: un socle isolant; une paire de contacts séparables à l'intérieur dudit socle, un desdits contacts étant fixé à un bras de contact mobile; un support de bras de contact relié audit bras de contact mobile à l'intérieur dudit socle et à une biellette d'entraînement de bras de contact s'étendant à l'extérieur dudit socle; un capot isolant au- dessus dudit socle, ledit capot enfermant un arbre de fermeture et un arbre d'entraînement, ledit arbre d'entraînement étant relié à ladite biellette d'entraînement de bras de contact pour déplacer ledit support de bras de contact et ledit bras de contact entre des positions d'ouverture et de fermeture; et un dispositif modulaire de ressorts de fermeture coopérant avec ledit bras de fermeture pour appliquer une force de sollicitation de fermeture audit arbre de fermeture. Le procédé de montage de ressorts de fermeture à l'état comprimé dans un mécanisme d'actionnement de disjoncteur comprend, conformément à la présente invention, les étapes consistant: à utiliser une paire de cylindres avant et arrière, le cylindre arrière comprenant un prolongement cylindrique; à insérer une tige de support à travers une partie centrale dudit cylindre avant;à disposer un ressort de fermeture sur ladite tige de support, ladite tige de support comprenant une première extrémité comportant un filetage et une seconde extrémité comportant une broche d'assemblage; et à insérer une vis de serrage, c'est-à-dire produisant un couple, à l'intérieur de ladite extrémité filetée pour comprimer ledit ressort entre lesdits cylindres avant et arrière de manière à former un ensemble unitaire de ressorts de fermeture. Ce procédé comprend également les étapes consistant à assembler ladite broche d'assemblage avec le mécanisme d'actionnement de disjoncteur; et à enlever ladite vis de serrage de ladite extrémité filetée pour charger ou enclencher de cette manière le mécanisme d'actionnement de disjoncteur. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus en perspective d'un disjoncteur pour ampérage nominal élevé, une partie du capot du disjoncteur ayant été arrachée pour montrer le dispositif modulaire de ressorts d'actionnement selon l'invention; la figure 2 est une vue d'extrémité du disjoncteur de la figure 1, la partie d'extrémité du capot ayant été arrachée pour montrer la relation de position des composants du mécanisme d'actionnement; la figure 3 est une vue en plan de dessus du disjoncteur de la figure 2, la partie supérieure du capot ayant été arrachée pour montrer l'ensemble modulaire de ressorts d'actionnement concernant l'ensemble d'actionnement de disjoncteur; la figure 4 est une vue latérale partielle du disjoncteur de la figure 1, représentant l'agencement du disjoncteur modulaire de ressorts d'actionnement concernant le bras de contact mobile du disjoncteur; la figure 5 est une vue avant en perspective de l'ensemble de montage de ressorts d'actionnement utilisé dans le dispositif modulaire de ressorts d'actionnement de la figure 1; et la figure 6 est une vue en perspective de dessus en projection isométrique des composants utilisés avec l'ensemble de montage de la figure 5. Le disjoncteur 10 pour ampérage élevé, représenté sur la figure 1, est capable de transférer un courant de repos de plusieurs milliers d'ampères sous une tension de plusieurs milliers de volts sans surchauffage. Le disjoncteur consiste en un socle 11 isolé de l'électricité et auquel est fixé un capot intermédiaire 13 en matière isolante similaire avant la fixation du capot supérieur 15, consistant également en une matière isolante de l'électricité. Une connexion électrique avec les composants intérieurs transportant le courant est établie par des barrettes à bornes de charge 12 s'étendant depuis l'un des côtés de la base et des barrettes à bornes de ligne (non représentées) s'étendant depuis le côté opposé de cette base. Les composants intérieurs sont commandés par un dispositif de déclenchement électronique contenu dans un évidement 8 formé dans la surface supérieure du capot supérieur 15. Bien que cela n'ait pas été représenté ici, le dispositif de déclenchement est similaire à celui décrit dans le brevet U.S. 2.581.181 et coopère, en outre, avec un dispositif auxiliaire contenu à l'intérieur de l'évidement 9 de dispositif auxiliaire pour procurer une plage de fonctions de protection et de commande, comme décrit, par exemple, dans le brevet U.S. 4. 801.907. La manette d'actionnement 16 placée à l'intérieur de l'évidement 17 de manette permet un actionnement manuel du mécanisme 18 d'actionnement de disjoncteur pour séparer les contacts mobile et fixe 34, 35, comme on va mieux s'en rendre compte maintenant en se référant au disjoncteur 10 représenté sur la figure 2. La manette d'actionnement 16 s'étend à l'intérieur de l'évidement 17 le long d'un des éléments de bâti latéraux 31, 32 et coopère avec l'arbre de fermeture 20 qui s'étend entre ces éléments de bâti latéraux. Le berceau 28 est supporté par l'axe de pivotement 29 de berceau et est relié, au moyen de biellettes 30 de berceau, à la came de fermeture 37 se trouvant sur l'arbre de fermeture 20. La manivelle 26 s'étendant depuis l'arbre de fermeture 20 est reliée au dispositif modulaire 14 de ressorts d'actionnement de manière à faire tourner l'arbre d'entraînement 19 et à déplacer la biellette 44 d'entraînement de bras de contact, le support 45 de bras de contact et le bras de contact 33 jusqu'à ce qu'il vienne dans l'état FERME avec le contact mobile 34 contre le contact fixe 35. La came d'interface 21 comprend l'axe 24 de support de ressort qui positionne et supporte une paire de ressorts d'ouverture 36 destinés à faire tourner la came d'interface 21 autour de l'axe de pivotement 23 pour faire tourner l'arbre d'entraînement 19 et soulever la biellette 44 d'entraînement de bras de contact, le support 45 de bras de contact et le bras de contact 33 afin d'éloigner le contact mobile 34 du contact fixe 35. Bien qu'une seule paire de contacts mobile et fixe ait été représentée, une paire similaire de tels contacts existe pour chaque pôle de disjoncteur contenu à l'intérieur du boîtier 11 du disjoncteur. Les contacts et autres composants transportant le courant sont contenus à l'intérieur du bottier du disjoncteur et sont isolés des composants du mécanisme d'actionnement présents dans le capot supérieur 15 au moyen du capot intermédiaire 13 isolant de l'électricité. L'emplacement du dispositif modulaire 14 de ressorts par rapport à la manette d'actionnement 16 et à l'arbre d'entraînement 19 apparaît sur la figure 3. Le mécanisme d'actionnement 18 est représenté vu depuis le dessus du disjoncteur 10 et avec le dispositif modulaire 14 de ressorts fixé à l'élément latéral de bâti 51 en forme de L au moyen de la vis de serrage 53, s'étendant à travers l'ouverture 52 d'élément de bâti latéral, et au moyen d'une douille d'interface 55. Le cylindre concentrique arrière 41 porte contre l'élément de bâti latéral 51, tandis que le cylindre concentrique avant 40 est relié à la manivelle 26 par emprisonnement de cette manivelle à l'intérieur de la fente 48 formée à l'intérieur de la broche d'assemblage 47 et par insertion de la goupille de blocage 50 dans le trou traversant 49 formé dans la manivelle. Les ressorts de fermeture 43 sont supportés entre les cylindres concentriques avant et arrière 40, 41 par la tige de support 46 et le prolongement cylindrique 42 s'étendant depuis le cylindre concentrique arrière 41. Le bloc 54 absorbant l'énergie, s'étendant entre l'élément de bâti latéral 32 de mécanisme d'actionnement et l'élément de bâti latéral 51 de bloc modulaire de ressorts, a pour fonction d'absorber les forces exagérées des ressorts de fermeture qui apparaissent lorsque le mécanisme d'actionnement "plonge brutalement" en tentant de fermer les contacts du disjoncteur quand le berceau 28 n'est pas en prise avec le système de verrouillage décrit dans la demande de brevet U.S. précitée. L'emplacement du bloc par rapport aux ressorts de fermeture est une caractéristique importante de l'invention étant donné que les forces exagérées des ressorts se trouvent de cette manière détournées des composants du mécanisme d'actionnement et, par conséquent, protègent ces composants contre un endommagement. Le matériau utilisé pour constituer le bloc peut être choisi de manière à minimiser le choc provoqué par les forces exagérées des ressorts. L'acier avec des revêtements en caoutchouc de silicone et autre composition analogue à une matière plastique augmente les propriétés d'absorption des chocs. L'interaction entre, d'une part, l'arbre d'entraînement 19, le berceau 28 et l'axe de pivotement de berceau 29 muni de la came de fermeture 37 et, d'autre part, l'arbre de fermeture 20 est également décrite dans le présent exposé; L'emplacement du dispositif modulaire de ressorts 14 par rapport à la manette d'actionnement 16 et au bras de contact mobile 33 est représenté sur la figure 4. L'énergie stockée à l'intérieur des ressorts de fermeture 43 s'exerce sur la manivelle 26 et sur l'arbre de fermeture 20 par l'intermédiaire de la biellette 30 de berceau, du galet 60 et de la biellette d'entraînement 61. L'énergie est transférée à l'arbre d'entraînement 19 au moyen de la manivelle 25 et, depuis cet arbre d'entraînement, au support 45 de bras de contact ainsi qu'au bras de contact 33. L'ensemble 43 de ressorts de fermeture est représenté sur la figure 5 avec trois ressorts 56, 57, 58 disposés concentriquement entre les cylindres concentriques avant et arrière 40, 41 et assemblés sur la tige de support 46 et sur le prolongement cylindrique 42. La broche d'assemblage 47 est formée du même métal que la tige de support 46 pour donner une résistance mécanique supplémentaire à l'ensemble de ressorts. La fente 48 ménagée dans la broche d'assemblage en même temps que le trou traversant 49 permet un accouplement à l'intérieur du mécanisme d'actionnement de disjoncteur de la manière décrite précédemment. Comme décrit dans le brevet U.S. précité 4.713.508, un moyen quelconque est nécessaire pour maintenir les ressorts de fermeture dans leur état comprimé avant leur insertion dans le mécanisme d'actionnement de disjoncteur. On obtient ce résultat comme on va le voir en se référant maintenant aux figures 5 et 6. On détermine tout d'abord les exigences relatives à la force de fermeture dans le cas de l'ampérage particulier du disjoncteur et on sélectionne le nombre approprié de ressorts de fermeture 57-58. On dispose ensuite les ressorts de fermeture sur le prolongement cylindrique 42 de manière telle que le ressort de fermeture 56 soit embolté sur le cylindre 41A, le ressort de fermeture 57 soit emboîté sur le cylindre 41B et le ressort de fermeture 58 soit emboîté sur le prolongement cylindrique 42 du cylindre concentrique arrière 41. On dispose des cylindres similaires sur le cylindre concentrique avant 40 dans le but d'emboîter les extrémités opposées des ressorts de fermeture. La tige de support 46 étant insérée dans les cylindres concentriques 40, 41 et la broche d'assemblage se trouvant en butée contre le cylindre concentrique avant, on insère la vis de serrage 53 dans le filetage 59 de la tige de support 46. Le vissage de la vis de serrage 53 dans la douille 55 absorbe la force exercée contre les cylindres concentriques avant et arrière opposés 40, 41. Quand on insère ensuite dans le dispositif modulaire 14 de ressorts de fermeture l'ensemble 43 de ressorts de fermeture, on enlève la vis de serrage 53 de la douille 55 en permettant aux ressorts de fermeture comprimés d'exercer leur force de sollicitation contre la manivelle 26. La douille 55 sert, en outre, à positionner et à aligner de façon précise l'ensemble de ressorts de fermeture à l'intérieur du dispositif modulaire 14 de ressort par emprisonnement de la douille dans l'ouverture correspondante d'élément de bâti latéral 52, comme représenté sur la figure 4. On remarquera que l'on effectue l'insertion et l'extraction du dispositif modulaire de ressorts de fermeture par le haut du disjoncteur sans que cela perturbe les autres composants de ce disjoncteur. Ceci permet non seulement un montage à la fois sur site et en usine, mais procure également une facilité d'extraction et de remplacement dans les dispositifs installés sans qu'il soit besoin de démonter les composants internes du disjoncteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture pour un mécanisme d'actionnement de disjoncteur à fort ampérage nominal, caractérisé par le fait qu'il comprend: - une paire de cylindres avant et arrière opposés (40, 41); - une tige de support (46) montée de façon amovible entre lesdits cylindres; - un ressort de compression (56) disposé sur ladite tige de support; et - un moyen (47) se trouvant sur un desdits cylindres avant ou arrière et assurant une connexion avec un mécanisme (18) d'actionnement de disjoncteur. 2. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cylindre avant comprend une pluralité de prolongements cylindriques (41A) s'étendant depuis un des côtés de ce cylindre. 3. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cylindre avant ou arrière comprend un prolongement cylindrique (42). 4. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen assurant une connexion comprend une broche d'assemblage; 5. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une des extrémités de ladite tige de support s'étend à l'intérieur dudit prolongement cylindrique. 6. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite extrémité de ladite tige de support est filetée. 7. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des ressorts de fermeture supplémentaires (57, 58) insérés dans ledit dispositif modulaire de ressorts de fermeture. 8. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 4, caractérisé en ce que la broche d'assemblage comprend une fente (48) en vue d'une fixation amovible au mécanisme d'actionnement de disjoncteur. 9. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 1, comprenant un bloc (54) absorbant l'énergie, disposé à une des extrémités dudit cylindre avant ou arrière pour détourner dudit mécanisme d'actionnement les forces exagérées des ressorts. 10. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 6, caractérisé en outre en ce qu'il comprend une vis de serrage (53) fixée de façon amovible à ladite tige de support pour retenir, de façon commandable, ledit ressort de compression entre lesdits cylindres avant et arrière. 11. Dispositif modulaire de ressorts de fermeture selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une douille (55) s'étendant depuis une surface extérieure dudit cylindre avant ou arrière et retenue dans une ouverture (52) d'un élément de bâti latéral (51) pour positionner et aligner ladite tige de support et lesdits cylindres avant et arrière. 12. Disjoncteur à ampérage nominal industriel pour une protection contre des surintensités de haut niveau, caractérisé en ce qu'il comprend: - un socle isolant (11); - une paire de contacts séparables (34, 34) à l'intérieur dudit socle, l'un (34) desdits contacts étant fixé à un bras (33) de contact mobile; - un support (45) de bras de contact relié audit bras de contact mobile à l'intérieur dudit socle et à une biellette (44) d'entraînement de bras de contact qui s'étend à l'extérieur dudit socle; un capot isolant (15) au-dessus dudit socle, ledit capot enfermant un arbre de fermeture (20) et un arbre d'entraînement (19), ledit arbre d'entraînement étant relié à ladite biellette d'entraînement de bras de contact pour déplacer ledit support de bras de contact ainsi que ledit bras de contact entre des positions d'ouverture et de fermeture; et - un dispositif modulaire (14) de ressorts de fermeture coopérant avec ledit arbre de fermeture pour exercer une force de sollicitation de fermeture sur ledit arbre de fermeture. 13. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit dispositif modulaire comprend: - une paire de cylindres avant et arrière opposés (40, 41); - une tige de support (46) montée de façon amovible entre lesdits cylindres; - un ressort de compression (56) disposé sur ladite tige de support; - un moyen (47) disposé sur un desdits cylindres avant ou arrière et assurant une liaison avec un mécanisme (18) d'actionnement de disjoncteur; et - une came d'interface (21) interagissant avec ledit arbre d'entraînement pour commander le moment o ladite biellette d'entraînement déplace ledit bras de contact entre lesdites positions d'ouverture et de fermeture. 14. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit cylindre avant comprend une pluralité de prolongements cylindriques (41A) s'étendant depuis un de ses côtés. 15. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit cylindre avant ou arrière comprend un prolongement cylindrique (42). 16. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit cylindre avant ou arrière comprend un prolongement cylindrique (42). 17. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen assurant une liaison comprend une broche d'assemblage. 18. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, dans lequel une des extrémités de ladite tige de support s'étend à l'intérieur dudit prolongement cylindrique. 19. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite extrémité de ladite tige de support est filetée. 20. Disjoncteur à ampérage nominal industriel selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des ressorts de fermeture supplémentaires (57, 58) insérés à l'intérieur dudit ressort de fermeture. 21. Procédé pour monter des ressorts de fermeture comprimés dans un mécanisme d'actionnement de disjoncteur, ce procédé comprenant les étapes consistant: - à utiliser une paire de cylindres avant et arrière, le cylindre arrière comprenant un prolongement cylindrique (42); - à insérer une tige de support (46) à travers une partie centrale dudit cylindre avant; - à disposer un ressort de fermeture (56) sur ladite tige de support, ladite tige de support comprenant une première extrémité comportant un filetage (59) et une seconde extrémité comportant une broche d'assemblage (47); et - à insérer une vis de serrage (53) à l'intérieur de ladite extrémité filetée pour comprimer lesdits ressorts de fermeture entre lesdits cylindres avant et arrière de manière à former un ensemble unitaire (43) de ressorts de fermeture. 22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant: - à assembler ladite broche d'assemblage avec un mécanisme (18) d'actionnement de disjoncteur; et - à extraire la vis de serrage de ladite extrémité filetée, de manière à charger ou enclencher ainsi ledit mécanisme d'actionnement de disjoncteur.