Brevet FR2768552A1 — publié le 19990319

MECANISME DE COMMANDE D'UN INTERRUPTEUR OU DISJONCTEUR A TROIS POSITIONS L'invention est relative à un mécanisme de commande d'un interrupteur ou disjoncteur électrique à moyenne tension, comprenant: - un arbre principal portant ou actionnant des contacts, et susceptible d'être sélectivement amené en trois positions distinctes stables, notamment une position centrale d'ouverture de l'interrupteur, une position de fermeture de l'interrupteur, et une position de mise à la terre, - un système de ressorts de fermeture, et un ressort d'ouverture coopérant avec des moyens de commande pour assurer le déplacement de l'arbre principal entre les trois positions, le passage de la position d'ouverture à la position de fermeture de l'interrupteur étant déclenché par la détente des ressorts de fermeture, et réciproquement le passage de la position de fermeture à la position d'ouverture de l'interrupteur étant engendré par la détente du ressort d'ouverture. Un mécanisme de commande connu du genre mentionné comporte deux dispositifs de commande indépendants, l'un de fermeture et d'ouverture de l'interrupteur, et l'autre de fermeture et d'ouverture de la mise à la terre. Chacun de ces dispositifs du genre Tumbler dispose d'un ressort, et des systèmes d'inter-verrouillage interdisent toute fausse manoeuvre, notamment une fermeture de la mise à terre lorsque l'interrupteur est fermé. Ces dispositifs sont compliqués et d'une fiabilité incertaine. Le document FR-A-2660109 fait usage d'un seul ressort imposant des manoeuvres brusques de l'arbre principal grâce à des leviers à genouillères transmettant à l'arbre principal un couple croissant à partir de ladite position centrale vers les positions de fermeture de l'interrupteur et de la mise à la terre pour venir en ces dernières positions au point mort de verrouillage stable de l'arbre principal. Un dispositif de verrouillage empêche toute rotation intempestive de l'arbre principal pendant la phase d'armement, et s'oppose à tout rebondissement lors de l'ouverture. Le mécanisme comporte une sécurité additionnelle constituée par une palette d'inter-verrouillage interdisant la manoeuvre de la mise à la terre lorsque l'interrupteur est fermé, et inversement. Cette palette d'inter-verrouillage coopère avec les arbres de commande par exemple en empêchant la mise en place du levier de manoeuvre. L'objet de l'invention consiste à améliorer les performances d'un mécanisme de commande d'un interrupteur ou disjoncteur à trois positions de travail. Le mécanisme de commande selon l'invention est caractérisé en ce que les moyens de commande comportent: - une première manivelle de commande montée à pivotement sur un premier axe et portant un maneton excentré relié par des moyens de transmission à l'arbre principal, et servant d'appui à l'une des extrémités du ressort d'ouverture, - une deuxième manivelle de commande montée à rotation avec une came d'actionnement sur un deuxième axe pour provoquer respectivement la compression des ressorts de fermeture jusqu'au franchissement du point mort correspondant à la position armée du mécanisme, et le déplacement en rotation au moyen d'un galet de la première manivelle par l'action de détente des ressorts de fermeture pour engendrer la compression d'ouverture, et la transmission d'un effort aux moyens de transmission, - et une troisième manivelle de commande portant un maneton sur lequel prend appui l'autre extrémité du ressort d'ouverture. Selon un mode de réalisation préférentiel, le système de ressorts de fermeture est agencé entre deux éléments de guidage télescopiques positionnés entre deux axes de maintien, dont l'un est monté excentré sur la deuxième manivelle de commande La troisième manivelle de commande est montée à rotation sur un axe, et est sollicitée contre une butée solidaire de l'un des éléments de guidage. La première manivelle de commande coopère avec un verrou d'ouverture susceptible d'occuper une position verrouillée pour le maintien de l'interrupteur en position de fermeture, et du ressort d'ouverture dans l'état comprimé, et une position déverrouillée suite au déblocage de la demi-lune d'ouverture de manière à libérer la première manivelle et à autoriser la détente du ressort d'ouverture pour le passage de la position de fermeture vers la position d'ouverture. La deuxième manivelle de commande est apte à coopérer avec un verrou de fermeture piloté par une demi-lune de fermeture pour se trouver soit dans une position verrouillée de retenue de l'énergie accumulée dans les ressorts de fermeture en fin d'armement, soit dans une position déverrouillée entrainant la détente des ressorts de fermeture sur le déplacement de l'arbre principal vers la position de fermeture. En fin de course d'armement des ressorts de fermeture, I'énergie accumulée peut être soit retenue par le verrou de fermeture dans un premier mode de fonctionnement Cl2 en disjoncteur, soit utilisée directement en l'absence de verrou de fermeture pour effectuer une opération de fermeture dans un deuxième mode de fonctionnement Cli. Selon une caractéristique de l'invention, le ressort d'ouverture peut être comprimé dans la position verrouillée du verrou de fermeture par la rotation de la troisième manivelle de commande, pour obtenir après le passage de point mort, une manoeuvre indépendante de l'opérateur pour le passage vers la position de mise à la terre. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique éclatée du mécanisme de commande selon l'invention représentant l'appareil ouvert, et le mécanisme en position de repos; - la figure 2 est une vue identique de la figure 1, I'appareil étant ouvert, et le mécanisme dans la position armée prêt pour une opération de fermeture - la figure 3 est une vue identique de la figure 2, I'appareil étant fermé, et le mécanisme dans la position armée prêt pour une opération d'ouverture. En référence aux figures 1 à 3, un mécanisme MC de commande à accumulation d'énergie est apte à actionner un interrupteur ou un disjoncteur à moyenne tension, lequel possède un arbre principal 15 susceptible d'être piloté sélectivement dans trois positions distinctes stables, comprenant une position centrale d'ouverture de l'interrupteur, une position de fermeture de l'interrupteur, et une position de mise à la terre. Sur l'arbre principal 15 est montée une manivelle d'actionnement 14 articulée par une bielle de manoeuvre 13 à un maneton 12 excentré fixé sur une première manivelle de commande 6 montée à pivotement sur un premier axe 7. Dans la position d'ouverture, la première manivelle de commande 6 se trouve en appui stable sur une butée 9 constituée par un plot cylindrique. Sur le maneton 12 est agencé un galet Il destiné à coopérer avec une came d'actionnement 3 montée avec une deuxième manivelle de commande 2 sur un deuxième axe 1. Un système de ressorts de fermeture 4 est intercalé entre deux éléments de guidage télescopiques 30, 31 positionnés entre deux axes 26, 27 de maintien des ressorts, dont l'un 26 est monté excentré sur la deuxième manivelle de commande 2. Un ressort d'ouverture 5 est inséré entre le maneton 12 de la première manivelle de commande 6, et un maneton 20 lié à une troisième manivelle de commande 21, laquelle sera utilisée pour l'actionnement du mécanisme MC vers la position de mise à la terre. La troisième manivelle de commande 21 est montée à rotation sur un axe 19, et est sollicitée contre une butée 23 solidaire de l'élément de guidage supérieur 30. La première manivelle de commande 6 coopère avec un verrou d'ouverture 25 monté à pivotement sur le premier axe 1, et sollicité en position verrouillée au moyen d'une demi-lune d'ouverture 8. La deuxième manivelle de commande 2 est apte à coopérer avec un verrou de fermeture 24 monté à pivotement limité sur un axe 32, et piloté au moyen d'une demi-lune de fermeture 10. Le fonctionnement du mécanisme MC de commande selon les figures 1 à 3 est le suivant: Deux types de fonctionnement en interrupteur sont possibles selon que l'on utilise ou pas le verrou de fermeture 24. Le premier type de fonctionnement Cli utilise un seul accrochage à l'ouverture grâce au verrou 25 et à la demi-lune d'ouverture 8. Le deuxième type de fonctionnement C12 en disjoncteur utilise le double accrochage à la fermeture et à l'ouverture grâce aux deux verrous 25, 24. Armement de la fonction interrupteur: Dans l'état ouvert-désarmé de la figure 1, les contacts de l'appareil sont dans la position d'ouverture, et le mécanisme MC est en position désarmée de repos. La première manivelle de commande 6 est maintenue en appui contre la butée 9, et la came d'actionnement 3 est inactive en étant totalement séparée du galet 11. La troisième manivelle 21 est en appui contre la butée 23, et les ressorts de fermeture 4 et d'ouverture 5 sont dans l'état détendu. Une action de rotation du deuxième axe 1 et de la deuxième manivelle 2 provoque la compression des ressorts de fermeture jusqu'au franchissement du point mort. A partir de cette position, l'armement est terminé, et l'énergie accumulée peut être soit retenue par le verrou de fermeture 24 en appui sur la demi-lune de fermeture 10 (mode de fonctionnement Cl2) en disjoncteur, soit utilisée dès la fin de la phase d'armement pour effectuer une opération de fermeture (mode de fonctionnement Cl1). Fermeture de l'interrupteur en mode Cl1: Dans ce cas il n'y a pas de verrou de fermeture 24. A partir du franchissement du point mort en fin d'armement, I'ensemble des ressorts de fermeture 4 libère l'énergie accumulée en entraînant en rotation la came d'actionnement 3 solidaire de la deuxième manivelle 2 par l'intermédiaire de l'axe 1. Lors de la course en rotation, la came 3 prend en charge le galet 11 positionné par le maneton 12, et entraîne en rotation la première manivelle de commande 6 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. La came 3 est séparée du galet 11 avant la fin de sa course, la position finale étant définie par l'alignement des axes 1, 26 et 27 autorisant l'ouverture de l'interrupteur. Le pivotement de la première manivelle 6 à partir de la butée 9 provoque la compression progressive du ressort d'ouverture 5 lié au maneton 12 avec une accumulation d'énergie nécessaire à l'ouverture. La bielle de manoeuvre 13 liée au maneton 12 se met en mouvement, et transmet à la manivelle d'actionnement 14 un mouvement de pivotement par l'intermédiaire de l'axe d'articulation 16. La bielle 13 se déplace dans un premier temps en translation grâce à la présence d'une lumière, puis se déplace dans un deuxième temps en pivotement en transmettant un couple à la manivelle d'actionnement 14 autour de l'arbre 15. La fin de course de la manivelle 14 permet d'obtenir la position de fermeture de l'interrupteur, dans laquelle la came 3 a ramené la première manivelle de commande 6 dans une position verrouillée grâce au maintien du verrou d'ouverture 25 en appui sur la demi-lune d'ouverture 8 (figure 2). Pendant toute la manoeuvre de fermeture, le ressort d'ouverture 5 est en appui sur le maneton 20, et reste immobile grâce au blocage de la troisième manivelle de commande 21 contre la butée 23. Fermeture de l'interrupteur en mode Cl2 A partir du dépassement du point mort en fin d'armement, I'énergie des ressorts de fermeture 4 est retenue par l'appui de la deuxième manivelle 2 contre le verrou de fermeture 24 lui-même retenu par l'appui sur la demi-lune de fermeture 10. Le déverrouillage de la demi-lune de fermeture 10 par une action manuelle d'un poussoir, ou électrique au moyen d'une bobine de déclenchement, provoque le dégagement du verrou 24 et de la manivelle 2. Il en résulte une fermeture identique au fonctionnement en mode Cl1 décrit précédemment. Ouverture de l'interrupteur A partir de la position fermée de l'interrupteur (figure 3), le ressort d'ouverture 5 est tendu au maximum, et est maintenu dans cette position par le verrou d'ouverture 25 en appui sur la demi-lune d'ouverture 8. Le ressort de fermeture 4 est détendu. Le déverrouillage de la demi-lune d'ouverture 8 libère le verrou d'ouverture 25, et la première manivelle de commande 6, laquelle est déplacée en pivotement par la détente du ressort d'ouverture 5. Cette détente entraîne simultanément la bielle d'actionnement 13, et la manivelle d'actionnement 14 par l'intermédiaire de l'axe 16. La manivelle d'actionnement 14 a ainsi décrit une rotation autour de son axe 15 pour arriver dans la position interrupteur ouvert (figure 2). La première manivelle de commande 6 vient en engagement contre la butée 9, et maintient l'appareil ouvert. Pendant toute la course de détente du ressort d'ouverture 5, ce dernier reste en appui stable sur le maneton 20, lequel est immobile grâce à l'engagement de la troisième manivelle 21 contre la butée 23. Fonctionnement disioncteur A partir de la position fermée de l'interrupteur (ou disjoncteur) le ressort d'ouverture 5 est tendu au maximum et est maintenu dans cette position par le verrou d'ouverture 25 en appui sur la demi-lune d'ouverture 8. Une action de rotation du deuxième axe 1 et de la deuxième manivelle 2 provoque la compression des ressorts de fermeture jusqu'au franchissement du point mort. L'armement est terminé et l'énergie accumulée est retenue par le verrou de fermeture 24 en appui sur la demi lune de fermeture 10. Un inter-verrouillage empêche de libérer l'énergie de fermeture alors que l'appareil est déjà fermé. De ce fait, il est possible d'enclencher le cycle 0.F.0 qui est : Ouverture de l'appareil, Fermeture de l'appareil, Ouverture de l'appareil et ce, suivant les descriptions précédentes. Mise à la terre Le principe de fonctionnement CIT de mise à la terre est celui d'une commande du type Tumbler décrit dans le brevet FR-N~9003794, et à passage de point mort du maneton 20 par rapport aux axes 19 et 12. Le ressort d'ouverture 5 de l'interrupteur sert, ici, aussi bien à la fermeture qu'à l'ouverture de mise à la terre La mise à la terre peut se faire indépendamment de l'état désarmé ou armé des ressorts de fermeture 4, grâce à la rotation de la troisième manivelle de commande 21 dans le sens des aiguilles d'une montre. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de commande d'un interrupteur ou disjoncteur électrique à moyenne tension, comprenant: - un arbre principal (15) portant ou actionnant des contacts, et susceptible d'être sélectivement amené en trois positions distinctes stables, notamment une position centrale d'ouverture de l'interrupteur, une position de fermeture de l'interrupteur, et une position de mise à la terre, - un système de ressorts de fermeture (4), et un ressort d'ouverture (5) coopérant avec des moyens de commande pour assurer le déplacement de l'arbre principal (15) entre les trois positions, le passage de la position d'ouverture à la position de fermeture de l'interrupteur étant déclenché par la détente des ressorts de fermeture (4), et réciproquement le passage de la position de fermeture à la position d'ouverture de l'interrupteur étant engendré par la détente du ressort d'ouverture (5), caractérisé en ce que les moyens de commande comportent: - une première manivelle de commande (6) montée à pivotement sur un premier axe (7) et portant un maneton (12) excentré relié par des moyens de transmission (13, 16, 14) à l'arbre principal (15), et servant d'appui à l'une des extrémités du ressort d'ouverture (5), - une deuxième manivelle de commande (2) montée à rotation avec une came d'actionnement (3) sur un deuxième axe (1) pour provoquer respectivement la compression des ressorts de fermeture (4) jusqu'au franchissement du point mort correspondant à la position armée du mécanisme, et le déplacement en rotation au moyen d'un galet (11) de la première manivelle (6) par l'action de détente des ressorts de fermeture (4) pour engendrer la compression du ressort d'ouverture (5), et la transmission d'un effort aux moyens de transmission, - et une troisième manivelle de commande (21) portant un maneton (20) sur lequel prend appui l'autre extrémité du ressort d'ouverture (5). 2. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de ressorts de fermeture (4) est agencé entre deux éléments de guidage (30, 31) télescopiques positionnés entre deux axes de maintien (26, 27), dont l'un (26) est monté excentré sur la deuxième manivelle de commande (2). 3. Mécanisme de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la troisième manivelle de commande (21) est montée à rotation sur un axe (19), et est sollicitée contre une butée (23) solidaire de l'un des éléments de guidage (30). 4. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première manivelle de commande (6) coopère avec un verrou d'ouverture (25) susceptible d'occuper une position verrouillée pour le maintien de l'interrupteur en position de fermeture, et du ressort d'ouverture (5) dans l'état comprimé, et une position déverrouillée suite au déblocage de la demi-lune d'ouverture (8) de manière à libérer la première manivelle (6) et à autoriser la détente du ressort d'ouverture (5) pour le passage de la position de fermeture vers la position d'ouverture. 5. Mécanisme de commande selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que la deuxième manivelle de commande (2) est apte à coopérer avec un verrou de fermeture (24) piloté par une demi-lune de fermeture (10) pour se trouver soit dans une position verrouillée de retenue de l'énergie accumulée dans les ressorts de fermeture (4) en fin d'armement , soit dans une position déverrouillée entraînant la détente des ressorts de fermeture (4) pour le déplacement de l'arbre principal vers la position de fermeture. 6. Mécanisme de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ressort d'ouverture (5) peut être comprimé dans la position verrouillée du verrou de fermeture (24) par la rotation de la troisième manivelle de commande (21), pour obtenir après le passage de point mort, une manoeuvre indépendante de l'opérateur pour le passage vers la position de mise à la terre. 7. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission comportent une bielle de manoeuvre (13) articulée au maneton (12) et à une manivelle d'actionnement (14) sur laquelle est montée l'arbre principal (15). 8. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de la came d'actionnement (3) est choisi pour produire un rapport cinétique prédéterminé entre le déplacement angulaire de la came (3) et celui de l'arbre principal (15). 9. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le principe de transfert d'énergie par cames 3 permet de satisfaire aussi bien les interrupteurs que les disjoncteurs.