Brevet FR2770681A1 — publié le 19990507

DISJONCTEUR A PISTON SEMIMOBILE ET -A HAUT POUVOIR DE COUPURE DE COURANTS CAPACITIFS La présente invention concerne un disjoncteur du type à autosoufflage, comprenant une enveloppe isolante remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc coopérant entre eux, I'un étant fixe et l'autre faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manoeuvre et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe lors d'une manoeuvre d'ouverture entre une position de fermeture et une position d'ouverture, L'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube portant à son extrémité le contact d'arc mobile et un second tube coaxial au premier tube pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne reliant le premier tube et le second tube, une chambre d'expansion à volume constant fermée par une buse de soufflage et une chambre de compression communiquant avec la chambre d'expansion et fermée par un piston destiné à la compression du gaz dans cette chambre, le premier tube étant fermé frontalement à une certaine distance de la couronne du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc lors de la compression et au moins un agencement de lumiére étant réalisé dans le premier tube, disposé du côté de la couronne opposé aux contacts d'arc entre celle-ci et le piston en position de fermeture. Un tel disjoncteur est décrit dans le document de brevet français 2 720 188, déposé le 19 mai 1994 par la société GEC ALSTHOM T & D SA. Selon ce document, le piston est fixe et la lumiére est conçue pour former un moyen d'évacuation du gaz contenu dans la chambre de compression hors de celle-ci. Le but de ce disjoncteur est de ne réaliser une compression du gaz que sur une course inférieure à la course totale. Un tel disjoncteur permet la coupure des faibles courants par autocompression et la coupure des courants forts par expansion thermique du volume de gaz comprimé. Cependant dans ce dernier cas, il s'avère que du gaz chaud tend à s'introduire par cette lumière dans la chambre de compression après la coupure de courant. Par ailleurs, il est connu de réaliser dans les disjoncteurs à auto-soufflage un piston semi-mobile déplacé lors d'une manoeuvre d'ouverture durant la compression dans le sens opposé au sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile, afin raugmenter la pression de soufflage. Le but de l'invention est de réaliser un disjoncteur dans lequel la pression peut être accrue à l'intérieur du premier tube, sans pour autant réduire l'efficacité de coupure du disjoncteur, notamment lors d'une coupure de courants de courtcircuit partiel. Ce but est atteint par un disjoncteur tel que défini en préambule et caractérisé en ce que le piston est un piston semi-mobile qui est fixe durant la compression lors d'une manoeuvre d'ouverture et se déplace après la compression dans le même sens que le sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile, en ce que l'agencement de lumière est conçu de façon à permettre le passage du gaz de la chambre de compression vers l'intérieur du premier tube jusqu'à ce que le piston soit à proximité de ladite couronn, et en ce que le premier tube est obturé par un organe d'obturation mobile, agencé pour coulisser axialement dans ce tube en assurant avec ses parois latérales une fermeture étanche. Selon un mode de réalisation préféré, ledit organe d'obturation est couplé mécaniquement au piston semi-mobile et est agencé pour se déplacer simultanément avec lui. De préférence, le premier tube comporte au moins deux fentes longitudinales, ménagées dans ses parois latérales, et au moins deux éléments de couplage traversent respectivement ces fentes pour coupler ledit organe d'obturation et ledit piston semi-mobile. Avantageusement, le piston semi-mobile porte des joues d'étanchéité qui recouvrent lesdites fentes longitudinales et les ferment de façon étanche autour desdits éléments de couplage. .De préférence, lesdits éléments de couplage sont constitués par des boulons. Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, les joues d'étanchéité sont des pièces rigides profilées pour s'adapter aux parois extérieures du premier tube. L'invention est décrite ci-après plus en détail en référence aux figures qui représentent de façon non limitative un mode de réalisation préféré de l'invention et dans lesquelles Les figures 1 à 3 sont des vues en coupe longitudinale d'un disjoncteur conforme à l'invention, selon un mode de réalisation préféré respectivement en position de fermeture, en position intermédiaire et en position de fin de compression. Le disjoncteur représenté par les figures comprend, de façon classique, une enveloppe isolante 1 remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc 3A, 7A coopérant entre eux, I'un 7A au moins faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manoeuvre 6 et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe 1 entre une position de fermeture et une position d'ouverture, L'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube 7 portant à son extrémité le contact d'arc mobile 7A et un second tube 8 coaxial au premier tube 7 pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne 9 reliant le premier et le second tube, une chambre d'expansion 17 à volume constant fermée par une buse de soufflage 10 et une chambre de compression 18 communiquant par l'intermédiaire d'un clapet unidirectionnel 2 avec la chambre d'expansion et fermée par un piston 11. Le contact 3A, qui est fixe, est constitué par un cylindre plein et le contact mobile 7A est constitué par une couronne de doigts venant enserrer le contact fixe 3A en position de fermeture. Le premier tube 7 est fermé frontalement par un organe d'obturation mobile 5 pouvant être espacé de la couronne 9, du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc, et au moins un agencement de lumière 4 est réalisé dans le premier tube 7, disposé du côté de la couronne 9 opposé aux contacts d'arc entre celle-ci et le piston Il en position de fermeture. Cet organe de fermeture est mobile et couplé mécaniquement au piston 11, qui est semi-mobile comme cela est décrit cidessous. Le piston semi-mobile Il reste fixe durant la compression lors d'une manoeuvre d'ouverture et se déplace après la compression dans le même sens que le sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile grâce à l'organe de manoeuvre 6 connu en soi, qui peut être par exemple constitué d'un ensemble mécanique de biellettes. L'agencement de lumière 4 est conçu de façon à permettre le passage du gaz de la chambre de compression 18 vers l'intérieur du premier tube 7 jusqu'à ce que le piston 11 soit à proximité de ladite couronne 9, c'est-à-dire à proximité de la position de fin de compression. Selon un mode de réalisation avantageux, I'agencement de lumière 4 est constitué d'une lumière dimensionnée et disposée de façon à obtenir l'effet de passage de gaz comme précisé plus haut. Plus précisément, son bord d'extrémité, opposé aux contacts, est disposé de façon que le piston Il ait sa face arrière, opposée aux contacts, sensiblement alignée avec lui à proximité de la position de fin de compression. La longueur de la lumière est de préférence inférieure ou égale à l'épaisseur du piston i 11. L'organe d'obturation 5 est agencé pour coulisser axialement à l'intérieur du premier tube 7. Il est construit de telle manière que ses parois latérales glissent contre les parois intérieures du tube 7 et ferment ce dernier de manière étanche. Ce mouvement est lié à celui du piston 11 par un couplage mécanique assuré par des éléments de couplage constitués par exemple par des boulons 55 portés par des joues d'étanchéité 56, solidaires du piston 11. Les boulons 55 traversent des fentes longitudinales 57 ménagées parallèlement à l'axe du disjoncteur, dans les parois latérales du premier tube 7. De cette manière, le déplacement du piston il induit un déplacement similaire de l'organe d'obturation 11, comme le montrent les figures 2 et 3 en particulier, ce qui a pour effet de résoudre le problème des coupures de courants capacitifs par accroissement de la pression dans l'espace intérieur du premier tube. Le fonctionnement du disjoncteur se déroule donc comme suit. Selon la figure 1, il est en position de fermeture. L'ensemble de contact mobile (vu selon la figure) est dans sa position la plus à gauche, les contacts 3A et 7A sont en contact, le piston 11 (vu selon la figure) est dans sa position la plus à gauche. La manoeuvre d'ouverture est réalisée et l'ensemble de contact mobile est déplacé. La chambre de compression 18 et l'intérieur du tube 7 étant en communication grâce à la lumière 4 et la chambre de compression étant en communication avec la chambre d'expansion 17 grâce au clapet 2, une surpression est créée dans les trois volumes que sont la chambre de compression 18, I'intérieur du tube 7 et la chambre d'expansion 17. Cette surpression est maximale quand la position intermédiaire représentée par la figure 2 est atteinte. Dans cette position le disjoncteur est à proximité de sa position de fin de compression et les contacts 3A et 7A se sont séparés. II se forme un arc de coupure 20. Cette surpression de gaz à la coupure permet d'obtenir le but précisé plus haut qui consiste à augmenter les performances en coupure de courant de court-circuit partiel mais en plus, aussi en coupure de courants capacitifs. Lors de la fin de la compression, le piston 11 chevauche la lumière 4 permettant l'évacuation progressive du gaz contenu à l'intérieur du tube 7 par la lumière 4 vers l'arrière du piston il jusqu'à compression complète représentée sur la figure 3. Ainsi le soufflage de l'arc 20 est assuré. L'ouverture du disjoncteur se termine ensuite par un éloignement de l'ensemble de contact mobile et du piston du contact fixe 3A et le gaz s'échappe de la chambre d'expansion vers l'extérieur de la buse 10 et à l'intérieur du tube 7, assurant un double soufflage permettant la coupure des courants forts. L'invention est particulièrement adaptée aux hautes tensions pour des disjoncteurs où la coupure de courants capacitifs nécessite un accroissement rapide de la rigidité diélectrique entre les contacts La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais s'étend à toute variante évidente pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Disjoncteur du type à autosoufflage, comprenant une enveloppe isolante (1) remplie d'un gaz diélectrique sous pression, deux contacts d'arc (3A, 7A) coopérant entre eux, I'un étant fixe et l'autre faisant partie d'un ensemble de contact mobile solidaire d'un organe de manoeuvre (6) et adapté pour être déplacé axialement dans l'enveloppe lors d'une manoeuvre d'ouverture entre une position de fermeture et une position d'ouverture, L'ensemble de contact mobile étant constitué par un premier tube (7) portant à son extrémité le contact d'arc mobile (7A) et un second tube (8) coaxial au premier tube pour délimiter, de part et d'autre d'une couronne (9) reliant le premier tube et le second tube, une chambre d'expansion (17) à volume constant fermée par une buse de soufflage (10) et une chambre de compression (18) communiquant avec la chambre d'expansion et fermée par un piston (11) destiné à la compression du gaz dans cette chambre, le premier tube (7) étant fermé frontalement à une certaine distance de la couronne (9) du côté de celle-ci opposé aux contacts d'arc lors de la compression, et au moins un agencement de lumière étant réalisé dans le premier tube (7), disposé du côté de la couronne (9) opposé aux contacts d'arc entre celle-ci et le piston en position de fermeture, caractérisé en ce que le piston (11) est un piston semi-mobile qui est fixe durant la compression lors d'une manoeuvre d'ouverture et se déplace après la compression dans le même sens que le sens de déplacement de l'ensemble de contact mobile, en ce que l'agencement de lumière est conçu de façon à permettre le passage du gaz de la chambre de compression (18) vers l'intérieur du premier tube (7) jusqu'à ce que le piston (11) soit à proximité de ladite couronne (9), et en ce que le premier tube (7) est obturé par un organe d'obturation mobile (5), agencé pour coulisser axialement dans ce tube en assurant avec ses parois latérales une fermeture étanche. 2. Disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe d'obturation (5) est couplé mécaniquement au piston semi-mobile (11) et est agencé pour se déplacer simultanément avec lui. 3. Disjoncteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier tube (7) comporte au moins deux fentes longitudinales (57), ménagées dans ses parois latérales, et en ce que au moins deux éléments de couplage traversent respectivement ces fentes pour coupler ledit organe d'obturation (5) et ledit piston semi-mobile (11). 4. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le piston semimobile (11) porte des joues d'étanchéité (56) qui recouvrent lesdites fentes Jongitudinales et les ferment de façon étanche autour desdits éléments de couplage. 5. Disjoncteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits éléments de couplage sont constitués par des boulons (55). 6. Disjoncteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les joues d'étanchéité (56) sont des pièces rigides profilées pour s'adapter aux parois extérieures du premier tube (7).