Brevet FR2818003A1 — publié le 20020614

1i 2818003 L'invention concerne un dispositif de commutation comportant un contact rotatif monté flottant et à double coupure, en particulier pour un disjoncteur de puissance multipolaire, comportant un boîtier en matériau isolant, un entraînement de commutation associé à chaque pôle et monté dans des paliers du boîtier isolant, de manière à tourner autour d'un axe perpendiculairement à l'extension longitudinale du contact rotatif, comprenant: - deux éléments de contact fixes, - le contact rotatif réalisé sous forme d'élément de contact monté flottant et à deux bras, qui comprend des contacts terminaux qui coopèrent avec les éléments de contact fixes, - deux ressorts de pression de contact appuyés sur l'élément de contact et exerçant chacun sur l'élément de contact un couple de rotation dirigé vers le mouvement de fermeture, - dans lequel est réalisé, sur chaque ressort de pression de contact, d'une part un élément entraîneur en coopération avec l'entraînement de commutation, et d'autre part un élément d'appui agissant sur l'élément de contact. Dans un dispositif de commutation à double coupure sans montage fixe de l'élément de contact mobile par exemple selon le document EP 314 540 B1, se pose le problème d'une répartition régulière de la pression de contact sur les deux contacts montés de façon fixe. La position du contact mobile par rapport aux contacts montés fixes peut se modifier pendant la durée de vie du disjoncteur. La répartition vis-à-vis de la force et de la position des éléments de commutation en coopération doit se présenter encore après un grand nombre d'opérations de commutation, lorsque les éléments de commutation se sont usés. Dans le dispositif de commutation cité, on a agencé respectivement un ressort de pression de contact sur un côté de l'élément de contact mobile, et il doit provoquer un auto- centrage. Cependant, les couples de rotation des ressorts de pression de contact engendrent une force qui dévie latéralement sur l'élément de contact. La déviation latérale est limitée du fait que l'élément de contact mobile est guidé dans des fentes de parois de séparation qui subdivisent le boîtier en chambres séparées pour les tôles d'extinction d'arcs. En raison des parois de séparation, la structure du boîtier est plus compliquée. Avec une augmentation de l'usure et, en résultat de celle-ci, un basculement de l'élément de contact mobile lors de 2 2818003 mouvements de commutation, il peut se produire un contact dans les fentes et ainsi des pertes par friction dans les fentes. L'objectif sous-jacent à l'invention est d'améliorer un contact rotatif à double coupure sans montage fixe de l'élément de contact rotatif mobile, de sorte qu'il ne se produise pas de couples de basculement asymétriques sur l'élément de contact rotatif mobile. Cet objectif est atteint par l'objet expliqué dans la description qui suit, dont ressortent également des développements avantageux. L'essentiel de l'invention du dispositif de commutation réside dans le fait que les deux ressorts de pression de contact exercent sur les deux côtés de l'élément de contact rotatif des couples de rotation les plus identiques possibles, qui chargent symétriquement les éléments de contact stationnaires et les contacts terminaux. Ainsi, on peut renoncer à des fentes de guidage pour l'élément de contact rotatif et on peut omettre les parois de séparation dans lesquelles devaient se présenter les fentes de guidage. Grâce à la réalisation particulière des ressorts de pression de contact, de préférence sous forme de ressorts de torsion, on obtient un autocentrage excellent de l'élément de contact rotatif. Le montage du contact rotatif peut être facilité, car on peut réaliser le boîtier de manière plus simple. Les détails du dispositif de coupure peuvent être les suivants, sans pour autant limiter l'objet revendiqué. Le dispositif de coupure est prévu en particulier pour un disjoncteur de puissance multipolaire à basse tension comportant un boîtier en matériau isolant, et il comprend un contact rotatif à double coupure, un entraînement de commutation associé à chaque pôle et monté dans des paliers dans le boîtier isolant de manière à tourner autour d'un axe perpendiculairement à l'extension longitudinale du contact rotatif. Le disjoncteur lui-même est constitué par deux éléments de contact fixes reliés à des rails conducteurs, et par un élément de contact rotatif monté flottant et réalisé avec deux bras, qui porte des contacts terminaux qui coopèrent avec les éléments de contact fixes. Deux ressorts de pression de contact réalisés de préférence sous forme de ressorts de torsion prennent appui sur un goujon de montage sur l'élément de contact rotatif et ils exercent chacun sur l'élément de contact rotatif un couple de rotation dirigé vers le mouvement de fermeture. Les ressorts de pression de 3 2818003 contact ne présentent par ailleurs pas d'autre appui sur ou dans le boîtier du disjoncteur. De préférence, les ressorts de pression de contact sont réalisés, des deux côtés de l'élément de contact rotatif, de façon symétrique à l'égard de la forme et de l'exercice de la force; une extrémité de chaque ressort de pression de contact est réalisée sous forme d'élément entraîneur en coopération avec l'entraînement de commutation, l'autre extrémité de chaque ressort de pression de contact étant réalisée sous forme d'élément d'appui agissant sur l'élément de contact rotatif. D'autres développements de l'invention seront décrits dans ce qui suit. L'élément d'appui de chaque ressort de pression de contact est réalisé sous la forme d'une barrette située parallèlement à l'axe du ressort de torsion, et par ailleurs les ressorts de pression de contact sont réalisés par paire symétriquement des deux côtés de la barrette. La barrette est parallèle à l'axe de rotation et perpendiculaire à la direction longitudinale de l'élément de commutation. La longueur de la barrette de l'un des ressorts de torsion est supérieure à la longueur totale de l'autre ressort de torsion, de sorte que l'autre ressort de torsion peut venir se poser dans l'espace coiffé par la barrette du premier ressort de torsion. Les ressorts de pression de contact sont réalisés sous la forme de ressorts de torsion des deux côtés de leurs barrettes. Les ressorts partiels présentent des directions d'enroulement opposées l'une à l'autre. De préférence, le goujon de montage est cylindrique et agencé perpendiculairement à la direction longitudinale de l'élément de commutation. D'autres avantages et caractéristiques ressortent plus clairement de la description qui suit d'un mode de réalisation décrit à titre d'exemple et illustré dans les dessins annexés. Les figures montrent: - figure 1, une illustration éclatée de la structure du dispositif de coupure; - figure 2, une illustration en perspective de la moitié d'un boîtier, comportant des éléments constitutifs posés dans celle-ci; - figure 3, les détails que sont les rails conducteurs, l'élément de contact rotatif, les ressorts de torsion et l'entraîneur; - figure 4, une vue latérale sur le boîtier ouvert (selon la figure 2); - figure 5, une vue sur l'assemblage avec un boîtier partiellement en coupe; et - figure 6, les deux ressorts de torsion. 4 2818003 La figure 1 montre une illustration éclatée d'un disjoncteur de puissance à basse tension 10. La piste conductrice du contact traverse le boîtier 12 en matériau isolant injecté. La piste conductrice est ouverte et fermée par un élément de commutation 14 à double coupure (sous forme de contact rotatif). L'élément de commutation 14 est mobile autour de l'axe de rotation 16 entre une position de fermeture et une position d'ouverture. L'élément de commutation 14 est réalisé sous la forme d'un levier à deux bras 18, 20 dont les extrémités (contacts terminaux 22, 24) sont couvertes par des appuis de contact en matériau contacteur. Les contacts terminaux 22, 24 coopèrent respectivement avec les deux appuis de contact 26, 28 opposés (contacts fixes) et ils forment des paires de contacts. Dans la figure, les contacts terminaux 22, 24 et les appuis de contact 26, 28 sont illustrés encore - -séparés des bras de levier 18, 20 ou des rails conducteurs 30, 32. Lors de la fabrication on les fixe chacun par brasage sur les appuis correspondants. La connexion électrique de la piste conductrice s'effectue au niveau des rails conducteurs 30, 32 (de manière non illustrée), qui sortent sur deux côtés opposés du boîtier 12. Le boîtier est conçu en deux moitiés et réalisé de préférence symétrique, de sorte qu'on peut l'assembler avec deux moitiés de boîtier identiques 12.1, 12.2. On a associé à chaque paire de contacts 22, 28 ou 24, 26 une chambre d'extinction d'arc 36 ou 38 comportant un empilement de tôles d'extinction qui se trouvent sur des côtés opposés respectifs dans le boîtier 12. Dans la position enclenchée du disjoncteur, le courant nominal s'écoule à travers la piste conductrice, en rentrant par l'un des rails conducteurs, en passant par le contact fixe 26, l'élément de commutation 14 et le contact fixe 28 pour quitter le boîtier via le deuxième rail conducteur par une patte de connexion. En faisant tourner l'élément de commutation mobile 14 dans le sens des aiguilles d'une montre, les deux paires de contacts 22, 28 ou 24, 26 sont séparées, et il se produit simultanément deux arcs lumineux en série. Les rails conducteurs sont réalisés de préférence sous forme de boucle conductrice afin d'exploiter l'effet électrodynamique pour une ouverture rapide du disjoncteur. L'entraînement de commutation actionne l'élément de commutation 14 au moyen d'entraîneurs 40.12 et 40.2 situés coaxialement à l'axe de rotation 16. Les entraîneurs sont réalisés sous forme de demi-coques qui sont montées mobiles en rotation dans les perçages 39 des moitiés de boîtier 12.1; 12.2. Les perçages forment, 2818003 pour l'entraînement de commutation, un axe fixe perpendiculaire à la direction longitudinale de l'élément de commutation. Les deux demi-coques 40.1, 40.2 entourent l'élément de contact rotatif, exception faite d'échancrures 50, 50' ménagées au bord intérieur qui sont traversées par les bras de levier 18, 20. L'effet entraîneur sur les bras de levier 18, 20 est obtenu par des butées 48, 48', 49, 49' au niveau du bord des demi- coques d'entraînement 40.1, 40.2. Le mécanisme d'actionnement via le verrou de maintien est accouplé mécaniquement aux entraîneurs 40.1, 40.2, afin de transmettre les mouvements d'ouverture et de fermeture aux différentes pistes conductrices du disjoncteur. Les détails du mécanisme d'actionnement ne sont pas illustrés. Le maintien et le guidage de l'élément de commutation rotatif 14 s'effectuent par les ressorts de torsion 42, 44 (voir également figure 6). Les ressorts de torsion sont montés sur un goujon de montage 21 qui s'étend des deux côtés de l'élément de contact rotatif coaxialement le long de l'axe de rotation 16. Pendant l'assemblage, le goujon de montage peut être enfoncé dans un perçage central de l'élément de contact rotatif à deux bras. Le goujon de montage 21 n'a pas de palier dans les entraîneurs 40.1, 40.2. Le montage de l'élément de commutation 14 est prévu en flottement coaxialement à l'axe de rotation 16. Grâce au montage flottant de l'élément de commutation et grâce à la charge symétrique des deux ressorts de torsion 42, 44, le contact rotatif à double coupure est monté de telle sorte qu'une répartition régulière de la pression de contact des contacts terminaux 22, 24 sur les contacts fixes correspondants 26, 28 soit assurée. Ainsi, l'élément de commutation mobile 14 est monté élastiquement et peut compenser des tolérances de fabrication des composants individuels et du boîtier ainsi que des usures de contact résultant des opérations de commutation. L'axe de rotation 16 de l'élément de contact rotatif 14 est un axe flottant, car il n'y a pas de montage physique direct. La figure 2 montre l'assemblage des pièces en correspondance de leur position de la figure 1. La figure 3 montre l'assemblage des pièces individuelles que sont les rails conducteurs 30 et 32, l'élément de contact rotatif 14, les ressorts de torsion 42, 44 et les entraîneurs 40.1; 40.2 dans les deux moitiés de boîtier 12.1, 12.2. Une vue latérale sur la moitié de boîtier 12.1 est illustrée dans la figure 4. En particulier, on notera les positions des ressorts de torsion 42, 44. Les ressorts de 6 2818003 torsion se trouvent de façon lâche sur le goujon de montage 21, de sorte que les ressorts de torsion 42, 44 ne coincent pas le goujon de montage même lorsqu'ils sont totalement bandés, il n'y a donc pas d'effet entraîneur entre le goujon de montage et les ressorts de torsion. La figure 5 montre une vue (perpendiculaire à la vue de la figure 4) sur l'assemblage avec un boîtier partiellement en coupe et des entraîneurs 40. 1; 40.2 partiellement en coupe. Les autres pièces sont identifiables en correspondance de leurs chiffres de référence de la figure 1. Dans la figure 6, les ressorts de pression de contact sont illustrés individuellement et dans leur position l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'élément de contact rotatif. Les ressorts de torsion 42, 44 maintiennent et guident l'élément de contact rotatif 14 à l'intérieur des entraîneurs 401.; 40.2. Les ressorts de pression de contact sont réalisés par paires des deux côtés de l'élément de contact rotatif 14 et symétriquement coaxialement le long de l'axe de rotation 16 et ils sont agencés de façon lâche sur le goujon de montage 21 (figure 1). Les deux ressorts de torsion 42, 44 sont enroulés avec quatre spires des deux côtés de l'élément de contact rotatif et ils prennent appui contre l'élément de contact rotatif 14. Etant donné que les deux ressorts de torsion sollicitent l'élément de contact rotatif en direction de fermeture, l'un des ressorts de torsion 42 attaque la face supérieure, et l'autre 44 la face inférieure de l'élément de contact rotatif 14. L'élément d'appui de chaque ressort de torsion par rapport à l'élément de contact rotatif est réalisé sous forme de barrette 43, 45. Les barrettes se trouvent parallèlement à l'axe de rotation 16 et perpendiculairement à la direction longitudinale de l'élément de contact rotatif. La longueur LI' de la barrette 43 de l'un des ressorts de pression de contact (premier ressort de torsion 42) est supérieure à la longueur totale L1 de l'autre ressort de pression de contact 44, tout en présentant le même diamètre des spires de ressort, de sorte que l'autre ressort de pression de contact peut occuper l'espace coiffé par la barrette du premier ressort de pression de contact. La position des deux ressorts de torsion l'un par rapport à l'autre est illustrée dans la figure 5. Les extrémités des ressorts de torsion dépassent au-delà du diamètre de la spire de ressort et chacune est recourbée pour former un crochet entraîneur 46, 47. Les crochets entraîneurs latéralement en saillie attaquent respectivement des contre-paliers 7 2818003 52, 52' ou bien les demi-coques d'entraînement, les contre-paliers 52 (voir figure 1) de l'un des ressorts de torsion se situant à l'intérieur et le contre-palier 52' de l'autre ressort de torsion se situant sur la surface des demi-coques d'entraînement 40.1; 40.2. Les crochets entraîneurs sont opposés l'un à l'autre axialement par rapport à l'axe de rotation 16 de l'entraînement de commutation. 8 2818003 REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation comportant un contact rotatif monté flottant et à double coupure, en particulier pour un disjoncteur de puissance multipolaire à basse tension (10), comportant un boîtier en matériau isolant (12), un entraînement de commutation (40) associé à chaque pôle et monté dans des paliers (39) dans le boitier isolant (12.1; 12.2) de manière à tourner autour d'un axe (16) perpendiculairement à l'extension longitudinale du contact rotatif, comprenant: - deux éléments de contact fixes (26, 28), - le contact rotatif réalisé sous forme d'élément de contact (14) monté flottant et à deux bras, qui comprend des contacts terminaux (22, 24) qui coopèrent avec les éléments de contact fixes (26, 28), -- - deux ressorts de pression de contact (42, 44) appuyés sur l'élément de contact (14) et exerçant chacun sur l'élément de contact (14) un couple de rotation dirigé vers le 1 5 mouvement de fermeture, - dans lequel est réalisé, sur chaque ressort de pression de contact (42, 44), d'une part un élément entraîneur (46, 47) en coopération avec l'entraînement de commutation, et d'autre part un élément d'appui (43, 45) agissant sur l'élément de contact (14), caractérisé en ce que les deux ressorts de pression de contact (42, 44) sont agencés sur un goujon de montage (21) sur l'élément de contact (14) et sont réalisés de manière à exercer sur les deux côtés de l'élément de contact (14) des couples de rotation qui chargent symétriquement les éléments de contact fixes (26, 28) et les contacts terminaux (22, 24). 2. Dispositif de commutation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts de pression de contact (42, 44) sont réalisés sous forme de ressorts de torsion. 3. Dispositif de commutation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ressorts de torsion (42, 44) sont réalisés par paires symétriquement des deux côtés de l'élément de contact rotatif (14). 4. Dispositif de commutation selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément d'appui de chaque ressort de torsion (42, 44) est réalisé sous la forme d'une barrette (43, 45) située parallèlement à l'axe du ressort de torsion. 5. Dispositif de commutation selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur (Li') de la barrette (45) de l'un des ressorts de torsion (42) est supérieure à la 9 2818003 longueur totale (L1) de l'autre ressort de torsion (44), de sorte que l'autre ressort de torsion (44) peut venir se poser dans l'espace (LI') coiffé par la barrette (43) du premier ressort de torsion (42). 6. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le goujon de montage (21) est agencé perpendiculairement à la direction longitudinale de l'élément de commutation (14). 7. Dispositif de commutation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entraînement de commutation est réalisé sous forme de deux demi-coques d'entraînement (40.1, 40.2) entourant l'élément de contact rotatif (14).