Brevet FR2715520A1 — publié le 19950728

" Dispositif d'amortissement pour commutateur à commande linéaire, notamment changeur de prises de transformateur à prises. " La présente invention concerne un dispositif amortisseur pour commutateur à mouvement linéaire notamment commutateur de prises de transformateur à prises, un piston monté sur une tige de piston glissant dans un cylindre amortisseur, rempli d'huile. On connaît déjà de tels dispositifs amortisseur selon le document DE-40 11 019. En particulier dans le cas des commutateurs à commande linéaire qui sont actionnés par un mouvement bru- tal déclenché par un accumulateur de force, il est néces- saire de prévoir un dispositif amortisseur qui absorbe une partie de l'énergie cinétique libérée par l'accumulateur de force, peu avant que les éléments de contact ne se rencon- trent (par exemple un commutateur sous vide) pour éviter le rebondissement et toute usure excessive des contacts. Selon le document DE-40 11 019, on connaît déjà dans le cas d'un changeur de prises chargé d'huile et com- portant des éléments de commutation en forme de cellules sous vide, un dispositif amortisseur conçu de façon que la tige de manoeuvre des cellules sous vide est reliée à un piston guidé sans jeu et de manière étanche dans un cylin- dre. Dans la partie inférieure de la zone de ce cylindre tourné vers le commutateur sous vide, il y a un perçage qui amortit le mouvement de fermeture des contacts en ne per- mettant qu'un refoulement progressif de l'huile contenue dans le cylindre. On connaît également un dispositif analogue se- lon le document DE-20 02 054; dans ce cas également le mouvement brutal d'une tige de piston d'un commutateur rem- pli d'huile est amorti par le piston se déplaçant dans un cylindre creux. Ces dispositifs d'amortissement connus présen- tent deux limites générales d'origine fonctionnelle. D'une part, il ne conviennent que pour amortir un mouvement de commutation dans une direction, comme par exemple l'amortissement du mouvement d'une cellule sous vide qui se ferme toujours dans la même direction. Ils ne conviennent pas lorsque le mouvement d'un commutateur à partir de sa position médiane commandé par un accumulateur de force, est tiré dans les deux directions et qu'après dé- clenchement, il revient rapidement en position médiane, lorsqu'il faut amortir dans les deux directions de commuta- tion sauf si l'on prévoit les dispositifs amortisseurs con- nus, par paire en associant chaque fois l'un d'eux à une direction de commutation; or, cela n'est pas souhaitable à cause de la mise en oeuvre importante de moyens. D'autre part, les dispositifs d'amortissement connus ne peuvent s'appliquer qu'à des commutateurs ou changeurs remplis d'huile. Dans de tels commutateurs il y a un volume global constant d'huile dans le commutateur; l'huile refoulée de la chambre du cylindre pour assurer la fonction d'amortissement est poussée à travers des perçages dans le volume d'huile à l'extérieur du piston ce qui ne présente absolument aucune difficulté. Dans le cas de com- mutateurs non remplis d'huile mais utilisant un fluide ga- zeux, de l'air ou SF6, il n'est toutefois pas possible d'utiliser des installations d'amortissement hydraulique, car on ne dispose précisément pas d'un volume d'huile " extérieur " pour la compensation du volume et de plus, comme la tige de piston pénètre sur une profondeur diffé- rente dans le cylindre, cela modifie le volume effectif dans le cylindre et l'amortissement n'est pas possible, simplement par un piston muni d'un perçage. La présente invention a pour but de créer une installation d'amortissement hydraulique pour des commuta- teurs à air ou à gaz qui permettent en outre de manière simple un amortissement dans les deux sens d'un mouvement de commutation linéaire, rapide à partir de deux positions de déclenchement possibles vers une position médiane, c'est-à-dire pour des directions de commutation opposées. A cet effet l'invention concerne un dispositif amortisseur correspondant au type défini ci-dessus caracté- risé en ce que: - la tige de piston est creuse et communique avec un réser- voir d'alimentation, - le diamètre intérieur du cylindre amortisseur est dimen- sionné pour laisser entre lui et le piston un intervalle annulaire, - à l'intérieur du cylindre amortisseur de préférence au milieu de sa longueur, il y a une partie rétrécie annu- laire de diamètre intérieur plus faible que celle du res- tant du cylindre amortisseur de façon que lorsque le piston se déplace à partir du dessus ou du dessous vers la partie rétrécie, l'intervalle annulaire disparaît et qu'il se forme une chambre de compression supérieure ou inférieure, et - le piston et/ou la tige de piston comportent des perçages mettant en communication la chambre de compression supé- rieure et la chambre de compression inférieure avec le réservoir d'alimentation par l'intermédiaire de la tige de piston. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - la partie rétrécie est de forme symétrique dans la direc- tion longitudinale du cylindre amortisseur; - le diamètre intérieur de la partie rétrécie correspond sensiblement au diamètre extérieur du piston; le piston, la tige de piston et le réservoir d'alimentation appartiennent à une partie d'amortisseur supérieure et le cylindre d'amortisseur appartient à une partie d'amortisseur inférieure, la partie supérieure et la partie inférieure de l'amortisseur sont mobiles de ma- nière relative l'une par rapport à l'autre; - entre la partie supérieure et la partie inférieure de l'amortisseur, il est prévu un ressort complémentaire pour que le mouvement de descente de la partie inférieure de l'amortisseur tende ce ressort et que celui-ci se dé- tende pour le mouvement de remonter, pour compenser le poids de la partie de commutation à mouvement vertical. Le dispositif d'amortissement selon l'invention se présente extérieurement comme un amortisseur classique, c'est-à-dire sous la forme d'un vérin hydraulique fermé, rempli d'huile et dans lequel se déplace un piston. L'en- semble cylindre/piston est dimensionné pour que le piston guidé sur la tige de piston de déplace avec du jeu de tous côtés dans le cylindre hydraulique, c'est-à-dire pour qu'il subsiste un intervalle annulaire entre le piston et la pa- roi du cylindre pour une circulation d'huile non gênée. La tige de piston est un tube creux communi- quant avec une chambre d'alimentation prévue au-dessus du cylindre hydraulique. Au milieu de la longueur du cylindre hydrauli- que, celui-ci comporte une partie rétrécie, symétrique, qui réduit le diamètre intérieur du cylindre hydraulique sensi- blement au diamètre du piston pour que lorsque le piston se déplace dans les deux directions dans la partie rétrécie, l'intervalle annulaire évoqué ci-dessus soit supprimé et que l'on obtienne ainsi une chambre de compression supé- rieure ou inférieure qui assure l'amortissement explicité ultérieurement. Le piston et la tige de piston sont munis de perçages calibrés permettant à l'huile ou liquide hydrauli- que de s'échapper pendant la phase d'amortissement de la chambre de compression supérieure ou inférieure dans la tige de piston et ainsi aller dans le réservoir. L'avantage du dispositif d'amortissement selon l'invention réside notamment dans ce que l'ensemble de o l'installation constitue une pièce fermée avec un volume d'huile coupé de manière hermétique et qui permet de ma- nière simple un amortissement fiable lors de l'approche par les deux côtés d'une position médiane de commutation. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté, coupée, schématique de l'installation d'amortissement selon l'invention, - la figure 2 montre un détail de la figure 1, - la figure 3 montre le dispositif d'amortissement dans ses positions possibles. Le dispositif d'amortissement selon l'invention se compose d'une partie supérieure d'amortissement 1 à laquelle est fixée une tige de piston 2, creuse s'étendant dans la direction de mouvement du commutateur ou changement de prises et communiquant avec un réservoir fermé 3 égale- ment relié solidairement à la partie supérieure 1. L'extrémité inférieure de la tige de piston 2 porte un pis- ton 4. Le dispositif d'amortissement se compose en ou- tre d'une partie inférieure 5 formée d'un cylindre d'amor- tissement 6 et d'un joint 7 dont la face frontale supé- rieure tournée vers le piston 4 sert au guidage de ce pis- ton 4. A l'intérieur du cylindre d'amortissement 6, au niveau de la position médiane dans la direction longitudi- nale du piston 4, il y a une partie rétrécie 8 symétrique qui réduit le diamètre intérieur du cylindre d'amortis- sement 6 à ce niveau au diamètre du piston 4. Ce détail ap- paraît particulièrement bien à la figure 2. La tige de piston 2 est munie d'un perçage 9 par lequel le volume d'huile au-dessus de la partie rétré- cie 8 communique avec l'intérieur de la tige de piston 2 et ainsi avec le réservoir d'alimentation 3. Le piston 4 présente lui-même un second perçage 10 par lequel le volume d'huile sous la partie rétrécie 8 communique avec l'intérieur de la tige de piston 2 et ainsi avec le réservoir d'alimentation 3. Il est également possible de faire passer com- plètement la tige creuse 2 à travers le piston 4 et de fer- mer en dessous de l'extrémité inférieure du piston; dans ce cas, le second perçage 10 peut également être prévu dans la tige de piston 2. Le fonctionnement du dispositif d'amortissement sera décrit ci-après à l'aide de la figure 3. La figure 3a montre le dispositif d'amortissement à l'état déployé avant le déclenchement d'un accumulateur de force; la figure 3b montre la position médiane et la figure 3c montre l'état complètement comprimé de nouveau avant le déclenchement de l'accumulateur de force. Pour la description on suppose que le dispositif d'amortissement selon l'invention est relié à un commutateur de prise à mouvement linéaire, connu selon le document DE-OS 42 37 65 destiné à un transformateur à prises dans lequel un chariot de remontage est mobile en continu de manière linéaire dans les deux directions et suit de manière brutale le mouvement d'une pièce d'entraî- nement après le déclenchement d'un accumulateur de force. La partie supérieure 1 de. l'amortisseur est fixée au cha- riot de remontage à mouvement continu, lent, de présélec- tion d'un tel commutateur et la partie inférieure 5 de l'amortisseur est reliée après le déclenchement de l'ac- cumulateur de force (non représenté) au mouvement brutal de la partie de sortie qui suit le chariot de remontage. Lorsque le chariot et ainsi la partie supé- rieure 1 de l'amortisseur est déplacé à partir de la posi- tion médiane (figure 3b) vers le haut (figure 3a) le dispositif d'amortissement se déploie. Lorsqu'il arrive en fin de course, l'accumulateur de force se déclenche et la partie de sortie du commutateur et ainsi la partie infé- rieure 5 de l'amortisseur suit le mouvement de la partie de remontage, suivant un mouvement brutal et le piston 4 est déplacé de dessus en direction de la partie rétrécie 8. Pendant qu'au début de son mouvement le diamètre intérieur important du cylindre, c'est-à-dire l'intervalle annulaire formé permet à l'huile de s'échapper sans difficulté, le piston peut se déplacer librement et lorsqu'il atteint la partie rétrécie 8, son mouvement est amorti par la dispari- tion de l'intervalle annulaire; l'huile contenue dans la chambre de compression supérieure se comprime. Elle peut seulement s'échapper lentement à travers le perçage calibré 10 et remonte dans la tige de piston 2, creuse pour aller dans le réservoir d'alimentation 3. Ainsi le piston n'atteint sa position médiane que de manière amortie. Lors du mouvement du chariot de remontage du commutateur dans la direction opposée, vers le bas (figure 3c), le piston 4 est enfoncé complètement dans le cylindre d'amortissement 6. Lorsqu'il atteint sa position de fin de course inférieure, l'accumulateur de force déclenche le commutateur et la partie inférieure 5 de l'amortisseur des- cend brusquement. Le piston 4 est relevé de manière rela- tive en direction de la partie rétrécie 8. L'huile comprimée alors dans la chambre de compression inférieure ne peut s'échapper qu'à travers le perçage calibré 10, len- tement à travers la tige de piston 2 creuse pour arriver dans le réservoir d'alimentation 3. Ainsi un seul dispositif amortisseur permet un amortissement fiable d'un mouvement de commutation rapide, tant à partir du dessus que du dessous vers une position médiane. Selon un développement avantageux de l'invention, la partie supérieure 1 de l'amortisseur comporte une fixation de ressort 11, supérieure et la partie inférieure de l'amortisseur, une fixation de ressort 12 inférieure entre lesquelles se trouve un ressort complémentaire 13 de façon à tendre le ressort complémentaire 13 par le mouve- ment de descente de la partie inférieure 5 de l'amortisseur et de détendre le ressort complémentaire 13 lors du mouve- ment de relevage; cela permet de compenser le poids de la pièce de commutation qui se déplace verticalement et d'arriver ainsi à une durée de commutation pratiquement égale, indépendante du sens de commutation. Il est particulièrement intéressant de loger l'ensemble du dispositif amortisseur à l'intérieur du res- sort complémentaire 13. R E V E N D I C A T IONS 1) Dispositif amortisseur pour commutateur à mouvement linéaire notamment commutateur de prises de transformateur à prises, un piston monté sur une tige de piston glissant dans un cylindre amortisseur, rempli d'huile, dispositif caractérisé en ce que: - la tige de piston (2) est creuse et communique avec un réservoir d'alimentation (3), - le diamètre intérieur du cylindre amortisseur (6) est di- mensionné pour laisser entre lui et le piston (4) un in- tervalle annulaire, - à l'intérieur du cylindre amortisseur (6), de préférence au milieu de sa longueur, il y a une partie rétrécie (8), annulaire de diamètre intérieur plus faible que celle du restant du cylindre amortisseur 6, de façon que lorsque le piston (4) se déplace à partir du dessus ou du dessous vers la partie rétrécie (8), l'intervalle annulaire dis- paraît et qu'il se forme une chambre de compression supé- rieure ou inférieure, et - le piston (4) et/ou la tige de piston (2) comportent des perçages (9, 10) mettant en communication la chambre de compression supérieure et la chambre de compression infé- rieure avec le réservoir d'alimentation (3) par l'intermédiaire de la tige de piston (2). 2) Dispositif amortisseur selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la partie rétrécie (8) est de forme symétrique dans la direction longitudinale du cylin- dre amortisseur (6). 3) Dispositif amortisseur selon la revendica- tion 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la partie rétrécie (8) correspond sensiblement au diamètre extérieur du piston (4). - 4) Dispositif amortisseur selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (4), la tige de piston (2) et le réservoir d'alimentation (3) appartiennent à une partie d'amortisseur (1), supé- rieure et le cylindre d'amortisseur (6) appartient à une partie d'amortisseur (5) inférieure, la partie supérieure (1) et la partie inférieure (5) de l'amortisseur sont mobi- les de manière relative l'une par rapport à l'autre. ) Dispositif amortisseur selon l'une des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que entre la partie supérieure (1) et la partie inférieure (5) de l'amortisseur, il est prévu un ressort complémentaire pour que le mouvement de descente de la partie inférieure (5) de l'amortisseur tende ce ressort et que celui-ci se détende pour le mouvement de remonter, pour compenser le poids de la partie de commutation à mouvement vertical.