Brevet FR2763172A1 — publié le 19981113

L'invention concerne un disjoncteur, du type à auto soufflage, comprenant dans une enveloppe isolante remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc susceptibles de se séparer l'un de l'autre et dont l'un au moins fait partie d'un équipage mobile dans l'enveloppe et solidaire d'un tube de manoeuvre, L'équipage mobile comprenant un second tube qui est disposé de façon coaxiale autour du tube de manoeuvre, une couronne fixée entre le tube de manoeuvre et le second tube pour délimiter un volume de soufflage fermé par une buse de soufflage et un volume de compression fermé par un piston, une lumière dans le tube de manoeuvre disposée pour assurer une communication entre le volume de compression et un certain volume intérieur du tube de manoeuvre tandis qu'une pièce ferme le tube de manoeuvre en arrière de cette lumière par rapport à la couronne. Un tel disjoncteur est déjà connu de la demande de brevet français N"9406128. Dans ce disjoncteur connu, le soufflage des faibles courants se fait par une auto-compression réduite et le soufflage des courants forts se fait par expansion thermique. Plus particulièrement, le piston qui est fixe ou semi-mobile comprime le gaz dans le volume de compression pendant une première partie de la course de l'équipage mobile, puis quand le piston passe au droit de la lumière et alors que les contacts d'arc commencent à se séparer, le gaz sous pression dans le volume de soufflage s'évacue d'une part dans la chambre d'expansion en passant entre les deux contacts d'arc et d'autre part s'engage dans le volume intérieur du tube de manoeuvre pour en ressortir par la lumière laissée partiellement ouverte par le piston. On obtient ainsi un double soufflage pour une faible énergie de manoeuvre. Dans cet agencement, on a une auto-compression réduite car elle s'effectue seulement sur une partie de la course de l'équipement mobile. Le but de l'invention est de proposer un disjoncteur du genre indiqué cidessus dans lequel les gaz à l'intérieur du tube de manoeuvre sont encore mieux gérés pour permettre une auto-compression sur une course encore plus réduite de l'équipage mobile tout en conservant le principe du double soufflage. A cet effet, I'invention a pour objet un disjoncteur du type à autosoufflage tel que défini plus haut, caractérisé en ce qu'il comprend un organe agencé pour obturer la lumière lors d'une opération d'ouverture du disjoncteur alors que le piston passe au droit de celle-ci et pour ouvrir ladite lumière quand les contacts d'arc commencent à se séparer. Avec un tel agencement, il est possible de maintenir une pression des gaz suffisante dans le volume intérieur du tube de manoeuvre pour couper des courants capacitifs sans avoir besoin d'un grand volume de compression du fait que ce volume de compression est isolé du volume intérieur dans le tube de manoeuvre quand le piston passe au droit de la lumière. Par ailleurs, la pleine ouverture de la lumière permet d'obtenir un plein soufflage du côté du tube de manoeuvre pour la coupure des courants forts. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en détails et illustré par les dessins suivants. La figure 1 montre de façon très schématique et partielle en coupe axiale, le disjoncteur selon l'invention en position de fermeture. La figure 2 montre de façon très schématique et partielle en coupe axiale, ce disjoncteur selon une première position intermédiaire d'ouverture. La figure 3 montre de façon très schématique et partielle en coupe axiale, ce disjoncteur selon une seconde position intermédiaire d'ouverture. La figure 4 montre de façon très schématique et partielle en coupe axiale, ce disjoncteur selon sa position d'ouverture. Sur les figures, le disjoncteur du type à auto-soufflage selon l'invention comprend une enveloppe isolante (non représentée) généralement en porcelaine qui définit une chambre d'expansion destinée à être remplie d'un gaz diélectrique sous pression de quelques bars comme du SF6. L'enveloppe renferme deux contacts d'arc 1,2 susceptibles de se séparer l'un de l'autre, I'un de ces contacts (ici le contact 2) faisant partie d'un équipage mobile dans l'enveloppe suivant une direction axiale 3. L'autre contact 1 peut aussi être mobile, par exemple à double mouvement, mais par la suite on considérera que le contact 1 est un contact fixe. Cet équipage mobile est solidaire d'un tube de manoeuvre 4 pour être déplacé entre une position de fermeture du disjoncteur (figure 1) et une position d'ouverture du disjoncteur (figure 4). Le tube de manoeuvre porte ici à son extrémité (à gauche sur les figures) le contact mobile 2 qui est creux alors que le contact fixe 1 est plein. L'équipage mobile indiqué par 5 comprend un tube 6 qui est disposé de façon coaxiale autour du tube de manoeuvre 4 et une couronne 7 qui s'étend radialement entre les tubes 4 et 6 et qui est fixée à ceux-ci. La couronne 7 délimite (à sa gauche sur les figures) un volume de soufflage V1 (ou chambre de soufflage) et à sa droite un volume de compression V2 (ou chambre de compression). Le volume de soufflage V1 est fermé par une buse de soufflage 8 et communique avec le volume de compression V2 à travers un clapet anti-retour 9 monté dans la couronne 7 qui autorise le passage des gaz du volume V2 vers le volume V1. Le volume de compression V2 est fermé par un piston 10 disposé entre les tubes 4 et 6 et en arrière de la couronne 7 par rapport au contact d'arc mobile 2. Des clapets anti-retour 11 sont prévus dans ce piston 10 pour permettre un passage des gaz d'un volume de détente V4 situé derrière le piston vers le volume de compression V2. Une lumière 12 (ou plusieurs lumières latérales) est prévue dans le tube 4 pour assurer une communication entre le volume V2 et un certain volume V3 défini à l'intérieur du tube 4. Ce volume intérieur V3 dans le tube 4 est fermé par une pièce 13, ici en forme d'ogive pleine, qui est disposée en arrière de la lumière 12 par rapport à la couronne 7. Enfin un organe 14 est prévu pour obturer la fenêtre 12, cet organe 14 étant de préférence une couronne creuse ou un petit tube ayant une largeur suivant l'axe 3 plus grande que la largeur de la lumière 12. Cet organe 14 est solidaire de la pièce 13 qui est montée fixe dans l'enceinte et sur laquelle coulisse par conséquent le tube de manoeuvre 4. L'extrémité rétrécie de la pièce 13 en forme d'ogive est fixée à la couronne 14 de telle façon à laisser des ouvertures latérales 15 d'évacuation des gaz. Le fonctionnement du disjoncteur est le suivant. Figure 1, le disjoncteur est en position fermée. Les contacts d'arc 1 et 2 sont enfoncés l'un dans l'autre. La couronne creuse 14 se trouve en arrière de la lumière 12 de sorte que le volume V2 communique avec le volume V3 par cette lumière 12. Le contact fixe 1 est inséré dans le contact mobile 2 et ferme le volume V3. Le contact fixe 1 est par ailleurs inséré dans la buse de soufflage 8 en forme de tulipe de sorte qu'il ferme aussi le volume V1. Figure 2, le tube 4 s'est déplacé suivant la flèche portée par l'axe 3, c'est-à-dire vers la droite sur cette figure de sorte que le piston 10 en se rapprochant de la couronne 7 passe au droit de la lumière 12. Pendant ce début de course du tube de manoeuvre 4 entre la position de la figure 1 et la position de la figure 2, le gaz à l'intérieur des volumes V1,V2 et V3 a été comprimé alors que les contacts d'arc 1 et 2 sont restés enfoncés l'un dans l'autre. Les volumes V1 et V3 sont donc toujours restés fermés. Simultanément, la couronne creuse 14 fixe dans l'enveloppe vient obturer la lumière 12 et isole par conséquent, à ce stade de la compression, le volume V3 du volume V2. Figure 3, le tube 4 a continué sa course suivant la direction indiquée par la flèche sur l'axe 3 et on se trouve en fin de compression du volume V2 alors que la lumière 12 est maintenant partiellement obturée par la couronne creuse 14. Les contacts 1 et 2 ont commencés à se séparer et le volume V1 est maintenant en surpression par rapport au volume V3 et communique avec celuici. La coupure des courants faibles est assurée par les gaz qui circulent, du fait de la différence de pression, entre le volume V1 et le volume V3 puis vers le volume de détente V4 en passant par les ouvertures 15 entre la couronne 14 et l'ogive 13. On remarque qu'à ce stade, le contact fixe 1 commence à sortir de la buse de soufflage 8 ce qui permet une circulation des gaz du volume V1 vers le volume d'expansion dans l'enceinte. On a donc un double soufflage. Figure 4, le tube 4 a fini sa course. Les contacts d'arc 1 et 2 sont maintenant complètement séparés. La couronne creuse 14 libère complètement la lumière 12 de sorte que le volume V3 est en communication complète avec le volume de détente V4 en arrière du piston 10. On a un double soufflage plein à travers les ouverture 15 et la lumière 12. Cette large ouverture contribue à une bonne évacuation des gaz chauds résultant de la coupure de courants forts (60 à 100% du pouvoir de coupure). Ce système mécanique à tiroir constitué par la couronne creuse 14, L'ogive 13, les ouverture 15 entre la couronne creuse et l'ogive permet par conséquent de mettre en oeuvre une compression réduite des gaz dans le volume de compression V2 tout en assurant un double soufflage II est possible d'augmenter encore plus la différence de pression entre le volume V3 et le volume V1 pendant la mise en pression des volumes V1 et V2 si en position de fermeture du disjoncteur (figure 1), la lumière 12 est déjà obturée par la couronne creuse 14 ( la couronne creuse 14 étant alors conçue avec une plus grande largeur). De la sorte, on augmente le débit de gaz sur une courte période après la séparation des contacts d'arc ce qui permet de couper encore mieux les faibles courants pour des temps d'arc très courts et donc d'augmenter la plage de coupure en abaissant le temps d'arc minimum, ceci sans augmenter le volume de compression V2 et sans pénaliser la coupure des temps d'arc longs. REVENDICATIONS 1/ Un disjoncteur, du type à auto soufflage, comprenant dans une enveloppe isolante destinée à être remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc(1,2) susceptibles de se séparer l'un de l'autre, I'un au moins de ces deux contacts faisant partie d'un équipage (5) mobile dans l'enveloppe et solidaire d'un tube de manoeuvre (4) pour être déplacé entre une position de fermeture et une position d'ouverture, L'équipage mobile comprenant un second tube (6) qui est disposé de façon coaxiale autour du tube de manoeuvre portant à une extrémité le contact d'arc mobile, une couronne (7) fixée entre le tube de manoeuvre et le second tube pour délimiter, d'une part, un volume de soufflage (V1) fermé par une buse de soufflage (8) et, d'autre part, un volume de compression (V2) fermé par un piston (10) disposé entre le tube de manoeuvre et le second tube et en arrière de la couronne par rapport au contact d'arc mobile, une lumière (12) dans lé tube de manoeuvre disposée pour assurer une communication entre le volume de compression et un certain volume intérieur (V3) du tube de manoeuvre, une pièce de fermeture (13) du tube de manoeuvre disposée en arrière de cette lumière par rapport à la couronne, caractérisé en ce qu'il comprend un organe (14) agencé pour obturer la lumière pendant une partie de la course de l'équipage mobile entre la position de fermeture et la position d'ouverture de manière à isoler la chambre de compression dudit certain volume intérieur du tube de manoeuvre alors que le piston passe au droit de la lumière et pour ouvrir ladite lumière en fin de course de l'équipage mobile de manière à assurer une évacuation des gaz depuis ledit certain volume intérieur du tube de manoeuvre vers un volume de détente situé en arrière du piston par rapport à ladite couronne. 2/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel l'organe d'obturation (14) est solidaire de la pièce de fermeture (13) du premier tube qui est montée fixe dans l'enveloppe et sur laquelle coulisse le tube de manoeuvre. 3/ Le disjoncteur selon la revendication 1, dans lequel cet organe d'obturation est une couronne creuse, la pièce de fermeture présente la forme d'une ogive pleine ayant une partie rétrécie qui est fixée à cette couronne en laissant des ouvertures latérales (15) d'évacuation des gaz.