Brevet FR2763423A1 — publié le 19981120

Contacteur pneumatique avec verrouillage mécanique. La présente invention concerne un contacteur utilisé comme moyen de sécurité pour couper un circuit électrique. On connaît sur le marché différents types de contacteurs qui peuvent être à commande manuelle, pneumatique ou électromagnétique. Le contacteur comprend un boîtier, une embase pourvue d'au moins deux plots électriques de contact, un pont transversal de contact pouvant relier électriquement les plots de contact, un organe d'actionnement mobile axialement qui coopère mécaniquement avec le pont transversal de contact. L'organe d'actionnement mobile permet d'établir ou de supprimer la liaison électrique entre les plots de contact via le pont transversal de contact et de définir ainsi les états électriques fermés et ouverts du contacteur. La présente invention a pour objet de proposer un nouveau contacteur dont le fonctionnement puisse être à volonté manuel ou pneumatique. Le dispositif de contacteur, selon l'invention, est du type disposé dans un circuit électrique, et comprend un boîtier, au moins deux plots électriques de contact, un pont transversal de contact capable d'entrer en contact avec les plots de contact, et des moyens d'actionnement du pont transversal qui établit ou supprime la liaison entre les plots de contact. Les moyens d'actionnement comprennent un organe mobile axialement d'actionnement coopérant mécaniquement avec le pont transversal de contact et un ressort de rappel agissant axialement sur l'organe mobile. Le dispositif de contacteur comprend un moyen d'actionnement pneumatique et un moyen d'actionnement manuel. Avantageusement, le moyen d'actionnement pneumatique est capable d'ouvrir le circuit électrique et le moyen d'actionnement manuel est capable d'ouvrir et de fermer ledit circuit électrique. Ainsi, dans un cas d'urgence détecté par un détecteur capable de commander le moyen d'actionnement pneumatique, ce dernier peut ouvrir le circuit électrique. Le réarmement du circuit nécessite une intervention manuelle. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'intérieur du boîtier est divisé en une partie inférieure étanche et en une partie supérieure, séparées par une membrane souple, la partie inférieure étant pourvue d'un orifice d'entrée et de sortie d'un fluide de mise sous pression. La membrane peut être fixée aux parois intérieures du boîtier. La membrane et l'organe mobile axialement peuvent être soumis à la pression du fluide sur toute la surface de l'intérieur du boîtier qui sépare lesdites parties supérieures et inférieures. La surface sur laquelle agit le fluide de mise sous pression est très importante. Une faible pression de fluide suffit à actionner le contacteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'organe mobile axialement comprend un axe vertical pourvu d'une extrémité supérieure saillante du boîtier et solidaire d'une poignée d'actionnement, et un poussoir capable d'agir sur un ressort d'appui du pont transversal sur les plots de contact. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de contacteur comprend un circuit électrique auxiliaire comprenant deux plots auxiliaires de contact solidaires du boîtier et un pont auxiliaire solidaire de l'organe mobile axialement et capable de venir en contact de frottement avec les plots auxiliaires, le circuit auxiliaire étant ouvert lorsque le pont transversal est en appui sur les plots de contact, et fermé lorsque le pont transversal est écarté des plots de contact, les deux circuits étant simultanément fermés pendant le passage d'un état, fermé ou ouvert, à l'état opposé. Le pont auxiliaire peut avoir la forme d'un anneau entourant l'organe mobile axialement, la surface extérieure du pont auxiliaire étant capable de venir en contact de frottement avec les plots auxiliaires. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'organe mobile axialement comprend un axe transversal prévu pour coopérer avec une rampe inférieure et une rampe supérieure solidaires du boîtier, disposées en regard l'une de l'autre et coopérant avec l'axe transversal pendant l'actionnement du pont transversal. La rampe inférieure peut présenter un creux à son extrémité correspondant à un circuit à l'état ouvert de façon à empêcher une fermeture du circuit due à un simple mouvement axial de l'organe mobile, et la rampe supérieure peut présenter un profil hélicoïdal monotone. De préférence, le moyen d'actionnement pneumatique est capable d'exercer une force axiale sur l'organe mobile axialement et le moyen d'actionnement manuel est à actionnement rotatif. On dispose ainsi d'un contacteur de faible encombrement en raison du montage de la membrane à l'intérieur du boîtier. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un contacteur selon l'invention à l'état ouvert; et la figure 2 est une vue semblable à la figure 1 du contacteur à l'état fermé. Comme on peut le voir sur les figures, le contacteur comprend un boîtier 1 pourvu d'une paroi supérieure la, d'une paroi inférieure lb et d'une paroi latérale lc, définissant un espace intérieur 2 divisé en une chambre supérieure 3 et une chambre inférieure 4 séparées, sensiblement à mi-hauteur du boîtier 1, par une membrane souple 5 réalisée en matière élastomère étanche. La membrane 5 est fixée de façon également étanche sur la surface intérieure de la paroi latérale 1 c, par exemple par pincement entre une partie supérieure et une partie inférieure du boîtier 1. A proximité de la paroi inférieure lb, est prévu un orifice 6 pour l'entrée et la sortie d'un fluide sous pression, par exemple de l'air comprimé, dans la chambre inférieure 4. Un changement de la pression régnant à l'intérieur de la chambre inférieure 4 est capable de déformer la membrane 5. A travers la paroi inférieure lb, sont fixées deux bornes électriques de sortie 7 comportant chacune un plot électrique de contact 7a en saillie dans la chambre intérieure 4. Les bornes de sortie 7 sont reliées à un circuit électrique non représenté et, par exemple, à une batterie d'alimentation non représentée via des câbles électriques non représentés. A l'intérieur du boîtier 1 se trouvent des moyens d'actionnement comprenant un organe mobile 8 pour un pont électrique de contact 9 en vue de déplacer ce dernier dans le sens vertical sur les dessins. Lorsque le pont horizontal 9 est en contact avec les plots électriques 7a, les bornes électriques 7 sont reliées entre elles électriquement. Alors le contacteur est à l'état électrique fermé (figure 2). Lorsque le pont transversal 9 n'est pas en contact avec les plots électriques 7a, les bornes électriques 7 ne sont plus reliées électriquement l'une à l'autre. Le contacteur se trouve alors à l'état électrique ouvert (figure 1). L'organe mobile 8 du pont électrique de contact 9 comprend un poussoir 10 cylindrique, mobile axialement et disposé au-dessus du pont de contact 9. Deux éléments de maintien 11, de forme semi-cyclindrique sont disposés de part et d'autre du pont de contact 9. Ces éléments de maintien 11, dont un seul est visible sur les figures 1 et 2, assurent également le maintien radial de l'organe d'actionnement 10. Le poussoir comprend une surface supérieure 1 Oa en contact avec la membrane 5, et une surface inférieure 10b pourvue en son centre d'un trou 12 non- débouchant servant de logement à un ressort d'appui 13 en contact avec le pont de contact 9 et dont la fonction sera expliquée plus loin. Le pont de contact 9 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 14 qui tend à l'éloigner des plots de contact 7a et qui est situé entre ceux-ci et partiellement dans un logement 15 prévu dans la paroi inférieure lb. L'organe mobile 8 comprend également un axe 16 disposé au- dessus du poussoir 10. L'axe 16 fait saillie au-dessus de la paroi supérieure la à travers un orifice 17 de diamètre légèrement supérieur à celui de l'axe 16. L'extrémité supérieure de l'axe 16 est solidaire d'une poignée 18 destinée à l'actionnement manuel du contacteur. Une rondelle 19 est montée solidaire de l'axe 16 et en contact avec la membrane 5. La rondelle 19 vient pousser la membrane 5 contre la surface supérieure lOa du poussoir 10. Au-dessus de la rondelle 19, l'axe 16 supporte un axe transversal 20 de forme cylindrique prévu pour coopérer avec une pièce de guidage 21. La pièce de guidage 21 est montée dans la chambre supérieure 3 solidaire de la paroi supérieure 1 a du boîtier 1. La pièce de guidage 21 est de forme cylindrique et est traversée par l'axe 16. Dans la paroi du cylindre creux qui forme la pièce de guidage 21 sont prévues une rampe inférieure 22 et une rampe supérieure 23 de dimensions adaptées pour coopérer par glissement avec l'axe transversal 20. Les rampes 22 et 23 sont chacune au nombre de deux pour coopérer avec chaque extrémité de l'axe transversal 20 et sont prévues sur un secteur angulaire de 90 . Les rampes inférieures 22 et supérieures 23 sont hélicoïdales et de même pente, la rampe inférieure 22 étant pourvue à son extrémité supérieure d'un creux 24, la rampe supérieure 23 étant de pente monotone. A l'intérieur de la pièce de guidage 21, et à proximité de la paroi supérieure la, est disposé un ressort de contact 25 exerçant un effort dirigé vers le bas sur l'axe 16, par l'intermédiaire d'une rondelle 26. Ainsi, le contact permanent entre la rondelle 19, la membrane 5 et le poussoir 10 est assuré par les efforts opposés du ressort d'appui 13, du ressort de rappel 14 et du ressort de contact 25. Comme on peut le voir sur la figure 1, le pont de contact 9 est écarté des plots de contact 7a. Le circuit électrique est ouvert. Le ressort de rappel 14 est détendu. Le ressort d'appui 13 est également détendu. La membrane 5 est sensiblement plane et le ressort de contact 25 est comprimé. L'axe transversal 20 est disposé à l'extrémité supérieure des rampes 22 et 23, dans le creux 24 de la rampe inférieure 22. Dans cette position, si l'on diminue la pression de fluide régnant dans la chambre inférieure 4, la membrane 5 tendra à se déformer vers le bas et tendra à entraîner le poussoir 10 et l'axe 16. Toutefois l'axe transversal 20 est bloqué dans le creux 24 et empêche ainsi tout mouvement axial de l'axe 16 du poussoir 10 et de la membrane 5. Le moyen d'actionnement pneumatique est donc inopérant dans le sens de la fermeture du circuit électrique. Si un opérateur veut fermer le circuit électrique, il saisira la poignée 18 et lui imprimera un mouvement de rotation sur une course d'environ 90 correspondant aux dimensions des rampes 22 et 23. Un tel mouvement de rotation permettra à l'axe transversal 20 de se dégager du creux 24 et viendra le mettre en contact avec la rampe 23 qui fera effectuer aux pièces mobiles un mouvement axial vers le bas. Ce mouvement provoquera la détente du ressort de contact 25, la compression du ressort d'appui 13, du ressort de rappel 14 et la déformation de la membrane 5 jusqu'à ce que le pont de contact 9 vienne en contact avec les plots de contact 7a et que l'axe transversal 20 parvienne à l'extrémité inférieure des rampes 22 et 23. Le contacteur se trouve alors dans la position de la figure 2. Si l'opérateur actionne la poignée 18 dans le sens inverse, il provoquera le retour à la position ouverte de la figure 1. Si l'on introduit un fluide sous pression dans la chambre inférieure 4 par l'orifice 6, cette pression s'appliquera sur les parois du boîtier 1 qui ont une rigidité suffisante pour ne pas se déformer, sur la membrane 5 et sur la surface inférieure 10Ob du poussoir 10. Cette pression exerce un effort axial dirigé vers le haut sur l'axe 16 qui reprend, par l'intermédiaire de la rondelle 19, les efforts subis par la membrane 5 et la surface inférieure 10b du poussoir 10. L'axe transversal 20 vient alors glisser sur la rampe supérieure 23 ce qui provoque la rotation de l'axe 16. Ce mouvement provoque la compression du ressort de contact 25 et la détente du ressort d'appui 13 et du ressort de rappel 14. La détente du ressort de rappel 14 écarte le pont de contact 9 des plots de contact 7a et ouvre le circuit électrique. A la fin du glissement de l'axe transversal 20 sur la rampe supérieure 23, celui-ci est disposé à l'extrémité supérieure des rampes 22 et 23. Si, à cet instant, la chambre inférieure 4 n'est plus soumise à une pression d'un fluide, l'axe 16 va descendre sur une très faible distance et venir en butée dans le creux 24. Le contacteur est alors dans la position illustrée sur la figure 1. On prévoit que la chambre supérieure 3 est maintenue à la pression atmosphérique, par exemple par le trou 17 de façon à ne pas opposer de contre pression à la pression régnant dans la chambre inférieure 4. Le contacteur comprend également un circuit électrique auxiliaire comprenant deux plots auxiliaires 27 disposés axialement entre les éléments de maintien 11 et la membrane 5 d'un côté et de l'autre du poussoir 10. Le poussoir 10 est équipé sur sa périphérie d'un anneau conducteur 28 formant un pont auxiliaire de contact. Comme on le voit sur la figure 1, lorsque le circuit principal est à l'état ouvert, le circuit auxiliaire est à l'état fermé, les plots auxiliaires 27 étant en contact avec l'anneau 28. Au contraire, comme on peut le voir sur la figure 2, lorsque le circuit principal est à l'état fermé, le circuit auxiliaire est à l'état ouvert, les plots auxiliaires 27 étant écartés axialement de l'anneau 28 qui a été entraîné vers le bas. Toutefois, lors du passage d'un état à un autre, fermé ou ouvert, du circuit principal, les deux circuits, principal et auxiliaire, se trouvent momentanément tous deux dans un état fermé. Ainsi, le mouvement de l'axe transversal 20, de l'axe 16 et du poussoir 10 s'effectue sur une course E égale à la course A de la membrane 5 et supérieure à la distance C séparant le pont de contact principal 9 des plots de contact 7a à l'état ouvert. Cette différence entre la course E de l'axe de commande 16 et la course C du pont de contact principal 9 assure un bon effort de contact entre ce dernier et les plots de contact 7a. Sur la figure 2 on voit que les plots auxiliaires 27 et l'anneau 28 sont séparés axialement par une distance D inférieure à la course C du pont de contact principal 9. Il en résulte que le circuit auxiliaire se fermera avant l'ouverture du circuit principal lors du passage de ce dernier d'un état fermé à un état ouvert. De même, le circuit auxiliaire s'ouvrira après la fermeture du circuit principal lors du passage de ce dernier d'un état ouvert à un état fermé. La distance B illustrée sur la figure 1 et correspondant au contact entre les plots auxiliaires 27 et l'anneau 28 correspond à la différence entre la course E de l'axe de commande 16 et du poussoir 10 et la distance D séparant les plots auxiliaires 27 de l'anneau 28 à l'état ouvert du circuit auxiliaire. Grâce à l'invention, on dispose d'un contacteur à actionnement manuel et pneumatique, seul l'actionnement manuel permettant de le réarmer. Une faible pression de fluide suffit pour actionner le contacteur en raison de la surface importante sur laquelle agit cette pression. Cette surface d'actionnement correspond à la surface d'une section transversale de l'espace intérieur du boîtier du contacteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contacteur, du type disposé dans un circuit électrique, comprenant un boîtier (1), au moins deux plots électriques de contact (7a), un pont transversal de contact (9) capable d'entrer en contact avec les plots de contact, et des moyens d'actionnement (8) du pont transversal qui établit ou supprime la liaison entre les plots de contact, les moyens d'actionnement comprenant un organe mobile axialement d'actionnement coopérant mécaniquement avec le pont transversal de contact et un ressort de rappel (14) agissant axialement pour écarter le pont transversal de contact des plots de contact, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen d'actionnement pneumatique et un moyen d'actionnement manuel. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen d'actionnement pneumatique est capable d'ouvrir le circuit et que le moyen d'actionnement manuel est capable d'ouvrir et de fermer le circuit. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'intérieur du boîtier est divisé en une partie inférieure étanche (4) et en une partie supérieure (3) séparées par une membrane souple (5), la partie inférieure étant pourvue d'un orifice d'entrée et de sortie d'un fluide de mise sous pression. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la membrane est fixée aux parois intérieures du boîtier, la membrane et l'organe mobile axialement étant soumis à la pression dudit fluide sur toute la surface de l'intérieur du boîtier qui sépare lesdites parties supérieure et inférieure. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe mobile axialement comprend un axe vertical (16) pourvu d'une extrémité supérieure saillante du boîtier et solidaire d'une poignée d'actionnement (18), et un poussoir (10) capable d'agir sur un ressort d'appui (13) du pont transversal sur les plots de contact. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un circuit électrique auxiliaire comprenant deux plots auxiliaires de contact (27) solidaires du boîtier et un pont auxiliaire solidaire de l'organe mobile axialement et capable de venir en contact de frottement avec les plots auxiliaires, le circuit auxiliaire étant ouvert lorsque le pont transversal est en appui sur les plots de contact, et fermé lorsque le pont transversal est écarté des plots de contact, les deux circuits étant simultanément fermés pendant le passage d'un état, fermé ou ouvert, à l'état opposé. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le pont auxiliaire a la forme d'un anneau (28) entourant l'organe mobile axialement, la surface extérieure du pont auxiliaire étant capable de venir en contact de frottement avec les plots auxiliaires. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe mobile axialement comprend un axe transversal (20) prévu pour coopérer avec une rampe inférieure (22) et une rampe supérieure (23) solidaires du boîtier, disposées en regard l'une de l'autre et coopérant avec l'axe transversal pendant l'actionnement du pont transversal. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la rampe inférieure présente un creux (24) à son extrémité correspondant à un circuit à l'état ouvert de façon à empêcher une fermeture du circuit due à un simple mouvement axial de l'organe mobile, et la rampe supérieure présente un profil hélicoïdal monotone. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le moyen d'actionnement pneumatique est capable d'exercer une force axiale sur l'organe mobile axialement et le moyen d'actionnement manuel est à actionnement rotatif.