Brevet FR2840726A1 — publié le 20031212

commande de la pompe (1). L'invention concerne une commande mecanique a ressort pour disjoncteur dans un reseau haute ou moyenne tension, comprenant une roue dentee entranee en rotation par un ressort d'une premiere position angulaire vers une seconde position angulaire et un pigeon cooperant avec la roue dentee pour la deplacer depuis la seconde position angulaire vers la premiere position angulaire afin de tendre ledit ressort, ladite roue dentee ayant une denture peripherique comprenant des dents retractables. On entend par disjoncteur dans un reseau haute ou moyenne tension tout appareillage de coupure destine a un reseau electrique dont la tension d'exploitation est superieure a 1 kV. Un mecanisme de ce type est decrit dans le document de brevet EP0917168, et comporte un bon nombre d'elements constitutifs qui peuvent etre utilises dans une commande mecanique selon ['invention. L'invention peut tout d'abord etre appliquee a une commande mecanique dans laquelle la roue dentee est solidaire d'un arbre de commande unique accouple a un contact mobile du disjoncteur de maniere a fermer le disjoncteur par la detente du ressort d'enclenchement qui est apte a entraner la roue. Wile peut aussi etre appliquee a une commande dans laquelle la roue dentee est solidaire d'un premier arbre dit arbre d'enclenchement qui est accouplb au contact mobile par l'intermediaire d'un second arbre dit arbre principal, cornme c'est generalement le cas dans les commandes de derriere generation pour disJoncteurs haute tension. II convient de noter qu'independamment du fait que la commande soit a arbre unique ou non, la liaison entre le ou les arbres et un contact mobile du disjoncteur n'est pas rbversible, c'est a dire que le ressort d'enclenchement peut etre retendu par rotation du pigeon apres la fermeture du disjoncteur sans provoquer ltouverture de ce dernier. Ce pigeon est entrane par un moteur electrique pour rearmer la commande, et la roue dentee tourne dans le meme sens lorsque le ressort d'enclenchement se defend et lorsqu'il est retendu par le moteur. Dans ce qui suit, on designee le plus souvent par"ressort" le ressort d'enclenchement qui est relic a la roue dentee et qui est apte a entraner cette derriere. En fin de rearmament du ressort, la rotation de la roue dentee est arretee lorsque cette roue dentee atteint la premiere position angulaire qui correspond sensiblement a la tension maximale du ressort. Un cliques est generalement dispose en regard d'une came liee en mouvement a la roue dentee de sorte que la came vient en appui sur ce cliques lorsque la roue dentee atteint la premiere position angulaire. Ce cliques est generalement articule pour que son degagement libere la roue dentee et declenche la fermeture du disjoncteur par detente du ressort. L'arret du moteur par coupure de son alimentation electrique n'est pas adapte pour immobiliser la roue dentee avec une precision suffisante car l'inertie du moteur retarde cet arret. Une telle commande comprend done generalement un dispositif mecanique pour desaccoupler le moteur de la roue dentee lorsqu'eile atteint la premiere position angulaire. Sans un tel dispositif, les efforts generes par l'inertie du moteur dans les dentures et dans le cliques provoqueraient une usure importante de la commande qui conduirait rapidement a sa destruction. Dans le document de brevet EP 0917168, la roue dentee comprend une pluralite de dents pouvant coulisser vers l'interieur de la roue dentee, ces dents coulissantes etant situees dans une zone de la roue dentee correspondent a la position du pigeon lorsque la roue dentee est dans la premiere position angulaire. Chaque dent coulissante est apte a se retracter en glissant radialement a l'encontre d'un ressort de rappel qui lui est propre. Plus particulierement, chaque dent coulissante a un profil asymetrique avec une tete de dent formant un plan incline, de sorte que lorsqu'elles vent engrenees par le pigeon, les dents coulissantes se retractent sous l'effet de ['effort presseur qu'elles subissent de la part du pigeon, ce qui a pour effet de desaccoupler mecaniquement le moteur de la roue dentee. Ces dents coulissantes vent espacees d'une distance nettement superieure au pas de la denture pour le reste de la roue dentee, en vue de faciliter le reengrenement du pigeon lors de la detente du ressort. Un tel agencement necessite un systeme de coulissement pour chaque dent, ce qui represente un surcout d'usinage et de fabrication significatifs. D'autre part les dents retractables ont un profil specifique incluant une tete de dent en forme de plan incline ce qui accrot encore le cout de fabrication. Tout en conservant le principe d'une commande de disjoncteur dont la roue dentee inclue des dents retractables, le but de ['invention est de remedier aux inconvenients de l'etat de la technique en proposant un systeme relativement plus simple pour un cout de fabrication reduit et une fiabilite au moins aussi bonnet Le but de ['invention est de remedier a ces inconvbnients en proposant une commande de disjoncteur incluant des dents retractable sur sa roue dentee pour un cout de fabrication reduit. A cet effet, I' invention a pour objet comma nde mecanique a ressort pour disjoncteur haute tension, comprenant une roue dentee entranee en rotation par un ressort d'une premiere position angulaire vers une seconde position angulaire et un pigeon cooperant avec la roue dentee pour la deplacer depuis la seconde position angulaire vers la premiere position angulaire afin de tendre ledit ressort, ladite roue dentee ayant une denture peripherique comprenant des dents retractables, caracterise en ce que lesdites dents retractables vent disposees sur un segment retractable de ladite denture peripherique. Avec cet agencement, un seul systeme coulissant est necessaire pour ['ensemble du segment retractable, ce qui reduit le cout de revient de la commande et ameliore la surete de fonctionnement. Selon un mode de realisation prefere, la denture peripherique comprend des dents espacees les unes des autres d'un pas constant y compris sur ledit segment retractable. Le segment de dents retractables comprend ainsi une denture classique ne necessitant pas d'usinage particulier, ce qui reduit encore le cout de fabrication de la commande selon ['invention. Selon un mode de realisation prefere de ['invention le segment est articule dans la roue dentee par une premiere extremite, en etant retenu par un ressort de rappel tendant a le maintenir sort). Le segment se retracte naturellement lorsqu'il est engrene par le pigeon au niveau de la premiere extremite, de sorte qu'il n'est pas necessaire de prevoir de mecanisme de commande de la position du segment retractable ce qui simplifie la commande selon ['invention. Selon un autre mode de realisation particulier de ['invention ['articulation est situee a l'interieur d'un cercle de meme diametre que le diametre de base de la denture de la roue dentee. Avec cet agencernent, le pigeon est desaccouple de la roue en fin de rearmament du ressort d'enclenchement, mais il se reaccouple spontanement avec la roue dentee sur detente du ressort de rappel, y compris si le segment est reste dans une position retractee apres arret complet du moteur. Selon encore un autre mode de realisation particulier de ['invention, le segment se retracte dans l'epaisseur de la roue dentee entre deux plaques formant des flasques de la roue dentee. Ainsi, la roue dentee a un encombrement restraint, et la denture peut etre realisee par decoupe des plaques. L'invention sera maintenant decrite plus en detail, et en reference aux dessins annexes qui en illustrent une forme de realisation a titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une representation schbmatique d'un systeme de rearmament du ressort dans une commande mecanique selon ['invention; La figure 2 est une vue de la roue dentee du systeme de rearmament represente sur la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe de la roue dentee representee sur la figure 2; La figure 4 est une premiere vue partielle de la roue dentee selon ['invention; La figure 5 est une seconde vue partielle de la roue dentee selon ['invention; La figure 6 est une troisieme vue partielle de la roue dentee selon ['invention; La figure 7 vent des vues partielles du systeme de rearmament represente sur la figure 1, correspondent a differentes positions angulaires de la roue. Figure 1, le systeme de rearmament du ressort denclenchement 4 d'une commande mecanique selon ['invention comporte un arbre d'enclenchement 1, une roue dentee de grand diametre 2 montee sur cet arbre d'enclenchement, et un moteur d'entranement non represente accouple a ia roue dentee 2 par l'intermediaire d'un pigeon 3. Le contact mobile du disjoncteur est accouple a l'arbre d'enclenchement par l'intermediaire notamment d'un arbre principal connu en soi et non represente. Le ressort d'enclenchement 4 servant a l'entranement de l'arbre d'enclenchement 1 pour provoquer la fermeture du disjoncteur. Le ressort 4 a une premiere extremite reliee a une premiere came 5 qui est montee en bout de l'arbre d'enclenchement 1 en etant solidaire de cet arbre et une seconde extremite liee au bati de la commande. Plus particulierement, le ressort 4 a sa premiere extremite liee a un point d'ancrage 5' sur la premiere came par l'intermediaire d'un cable 4' ou d'une chane passant dans une poulie de renvoi d'angle 4". Le point d'ancrage 5' sur la premiere came 5 est excentre par rapport a l'arbre d'enclenchement 1, de sorte que lorsque l'arbre d'enclenchement est dans une premiere position angulaire montree sur la figure 1, le ressort 4 est tendu et exerce un effort tendant a entraner l'arbre d'enclenchement dans le sens indirect IND sur la figure. Cette premiere position angulaire est proche d'une position de point mort haut correspondent a une tension maximale du ressort 4. La rotation de i'arbre d'enclenchement sous ['action du ressort 4 est bloquee par un cliques de declenchement 6 engage contre la premiere came 5. Un deplacement angulaire du cliques 6 permet de liberer la premiere came 5 ce qui autorise une rotation de l'arbre d'enclenchement 1. Dans l'exemple des figures, le cliques est deplace par un systeme 6' a electro-aimants connu en soi. Sous l'effet de la detente du ressort 4, I'arbre d'enclenchement 1 est entrane en rotation dans le sens indirect IND sur 180 environ, depuis sa premiere position angulaire vers une seconde position angulaire correspondent sensiblement a un point mort teas. Le moteur qui entrane le pigeon 3, lorsqu'il est alimente electriquement, sert a ramener l'arbre d'enclenchement 1 dans sa premiere position angulaire en le faisant tourner d'environ 180 toujours le sens indirect IND, de sorte que la commande est a nouveau armee dans la position montree dans la figure 1. Selon ['invention, le moteur est mecaniquement decouple de la roue dentee lorsque celle-ci atteint la premiere position angulaire grace a la mise en osuvre d'un segment de dents retractables 10. Ce segment est dispose a la peripherie de la roue dentee 2 dans une zone correspondent a la position du pigeon 3 lorsque la roue dentee est dans la premiere position angulaire. Ce segment 10 pourra par exemple etre monte coulissant par rapport a la roue dentee 2 de maniere a etre capable de coulisser dans un mouvement sensiblement radial par rapport a l'arbre d'enclenchement. Lorsque la roue dentee 2 atteint la premiere position angulaire, le segment 10 se retracte pour desaccoupler le pigeon 3. Plus particulierement, lorsque le segment 10 se retracte, les differentes dents qu'il porte se rapprochent de l'arbre d'enclenchement, pour que le pigeon 3 ne puisse plus engrener la roue dentee. Lorsqutil est dans une position sortie, les dents du segment 10 vent situees dans la continuite de la denture de la roue dentee 2 pour autoriser un engrenement du pigeon 3. Ainsi, un seul systeme de coulissement est necessaire pour ['ensemble des dents retractables, ce qui reduit le nombre de pieces de la commande selon ['invention, pour en reduire le cout. Selon un mode de realisation avantageux, ce segment porte une pluralite de dents espacees d'un pas constant identique au pas constant separant les dents du reste de la roue dentee. Ces dents vent de plus des dents normales et identiques aux autres dents de la roue dentee. Ainsi, la denture du segment 10 pourra etre realisee avec une machine outil classique destinee a l'usinage de dentures d'engrenages ce qui reduit significativement le cout de fabrication de la commande selon ['invention tout permettant d'ameliorer la sGrete de fonctionnement. Le segment pourra par exemple se retracter sous l'effet d'un mecanisme gerant sa position radiale en fonction de la position angulaire de la roue dentee. Avantageusement, un ressort de rappel 11 represente schematiquement figure 2 tend a maintenir le segment 10 en position sortie, de telle sorte que ce segment 10 se retracte spontanement des que le pigeon 3 I'engrene, ce qui sera detaille plus teas. Dans un mode de realisation prefere, le segment 10 a une premiere extremite fixee a la roue dentee 2 par une articulation 12 et son autre extremite en appui sur le ressort de rappel 11 qui est solidaire de la roue dentee. Dans l'exemple de realisation represente sur les figures, I'articulation est realisee par un axe 12 fixe a la roue dentee et autour duquel le segment 10 peut pivoter. Comme visible figure 2, le ressort de rappel 11 est ici un ressort helicordal s'etendant radialement en ayant une extremite en appui sur le segment 10 et son autre extremite en appui sur la roue dentee 2. Un ressort en spirale situe au niveau de l'axe 12 en ayant une extremite reliee au segment et son autre extremite relic a la roue dentee est egalement envisageable sans sortir du cadre de ['invention. Avantageusement, il est possible de prolonger suffisamment vers la partie centrale de la roue dentee 2 I'evidement qui est prevu pour loger le segment retractable 10, afin de pouvoir loger entre la roue 2 et le bord interieur de ce segment 10 un ressort constitue d'une lame en V coudee avec un angle relativement ferme. Par exemple, un tel ressort dont les parties droites de la lame en V ont chacune approximativement la meme longueur que le segment retractable 10 et forment entre elles un angle compris entre 10 et pourra tout a fait convenir. Le segment 10 est ainsi apte a se retracter en pivotant a l'encontre du ressort de rappel 11. Plus particulierement, lorsqu'il est retracte le segment forme un decrochement dans la peripherie de la roue dentee 2: les dents de la premiere extremite se deplacent vers l'arbre d'enclenchement, alors que les dents de la seconde extremite qui vent proches de ['articulation se deplacent peu, comme visible figure 6. Le segment et le ressort de rappel pourront avantageusement etre montes dans l'epaisseur de la roue dentee pour en reduire l'encombrement de sorte que le segment se retractant dans l'epaisseur de la roue dentee pour en reduire l'encombrement, comme visible sur la figure 3 qui est une vue en coupe partielle du segment et du ressort de rappel dans un plan contenant l'arbre d'enclenchement 1. Plus particulierement, la roue dentee 2 comprend ici trots plaques en acier 2A, 2B et 2C en appui les unes sur les autres. La plaque centrale 2B comprend un evidement de grande taille au niveau du segment retractable 10 et elle est enserree entre les deux plaques laterales qui forment des flasques de la roue dentee et comprennent des evidements de plus petite taille dans cette zone. Ainsi, le segment retractable est guide par les deux plaques laterales 2A et 2C entre lesquelles il est libre de coulisser radialement. L'axe 12 qui traverse le segment 10 a chacune de ses extremites fixee a une plaque laterale 2A, 2C. L'evidement de la plaque centrale 2B forme notamment une buttee sur laquelle la seconde extremite du segment 10 est en appui lorsqu'il est sort). Avec cet agencement, cheque plaque presente une faible epaisseur ce qui permet de realiser la denture par decoupe de chaque plaque au lieu de realiser cette denture par usinage afin de reduire encore les coGts de fabrication de la commande selon ['invention. Ainsi, les dents dont vent munies chacune des plaques sur leur peripherie hormis la zone du segment retractable constituent la denture de la roue dentee. Les figures 4 a 7 donnent une representation schematique du fonctionnement du systeme de rearmament du ressort d'enclenchement 4 de la commande correspondent au rearmament du ressort puis au declenchement d'une fermeture du disjoncteur par la commande. Durant ce fonctionnement la roue dentee tourne dans le sens indirect IND sur les figures. x La figure 4 represente une partie de la roue dentee 2 lorsquielle est entranee en rotation dans le sens indirect IND par le pigeon 3 pour atteindre sa premiere position angulaire. Figure 5, le pigeon 3 atteint la premiere extremite du segment 10 en etant dans un premier temps engrene dans la denture de ce segment, ce qui correspond sensiblement a la position pour laquelle la premiere came 5 arrive en appui sur le cliques 6. Comme visible figure 5, les efforts presseurs F du pigeon 3 sur la denture du segment 10 vent portes par un axe A' sensiblement oblique qui est positionne de telle sorte que ['articulation 12 est entre cet axe A' et l'arbre d'enclenchement 1. Plus particulierement, ces efforts presseurs F vent orientes de droite a gauche sur la figure 5, de telle maniere qutils tendent a faire tourner le segment 10 dans le sens indirect IND autour del'axe 12 pour qu'il se retracte des qu'il est engrene par le pigeon 3. Comme represente figure 6, le segment se retracte ainsi naturellement, ce qui desaccouple mecaniquement le moteur de la roue dentee lorsque celle-ci atteint la premiere position angulaire. Apres la fin de la rotation du moteur sous l'effet de sa propre inertie, le pigeon 3 s'immobilise dans une position angulaire quelconque: il peut etre engrene dans ie segment 10 qui est alors en position sortie; ou bien desaccouple du segment qui est alors retracte comme dans la figure 6. Durant la detente du ressort 4, la roue dentee 2 tourne dans le sens indirect IND en entranant le pigeon 3 en rotation quel que soit i'un des cas de figures suivants qui se presente: - si le pigeon etait reste engrene avec le segment 10 il est directement entrarne en rotation; - si le segment etait reste retracte le ressort de rappel maintient les dents du segment 10 en appui sur la denture du pigeon 3 de sorte qu'elles se reengrenent naturellement apres une faible rotation de la roue dentee qui met les deux dentures en phase l'une avec l'autre, comme represente figure 7. Pour reduire les contraintes mecaniques sur la denture du pigeon, I'entranement du pigeon par le moteur peut etre realise par l'intermediaire d'un systeme de type embrayage. Ainsi, dans un systeme de rearmament du ressort d'enclenchement d'une commande selon ['invention, le pigeon 3 et la roue dentee 2 se desaccouplent spontanement lorsque la roue atteint la premiere position angulaire et se reaccouplent spontanement lors de la detente du ressort 4. () Comme connu de l'homme du metier, on entend par diametre de base de la denture le diametre DB qui est donne par la relation DB = Dp. cos(c) ou Dp designe le diametre primitif de la denture et cr son angle de pression, pour une denture classique normalisee a profil en developpante de cercle. Dans un mode de realisation prefere, I'articulation 12 du segment 10 est situee a l'interieur d'un cercle de meme centre que la roue 2 et de meme diametre que le diametre de base DB de la clenture de la roue 2, en vue de faciliter encore le reengrenement. Plus particulierement, lors de la detente du ressort 4, les efforts presseurs F2 du pigeon 3 sur la denture du segment 10 vent portes par un autre axe A2 egalement oblique. En positionnant ['articulation a l'interieur du diametre de base DB, cet autre axe A2 est situe de telle maniere que ['articulation 12 se situe entre l'arbre d'enclenchement et cet autre axe A2. Comme la roue dentee est ici motrice, ces efforts F2 vent orientes de gauche a droite sur la figure 7, ce qui tend a faire tourner le segment 10 dans le sens direct DIR pour faire sortir ce segment et favoriser ainsi le reaccouplement du pigeon 3 avec la denture du segment. Ainsi, le risque de bloquage du pigeon 3 est encore minimise, ce qui ameliore significativement la surete de fonctionnement de la commande. Comme visible dans la figure 7, le diametre de base de la denture correspond au diametre d'un cercle centre sur la roue 2 et tangent a l'axe A2, et a l'axe A1. La commande selon ['invention pourra encore inclure un commutateur electrique d'alimentation du moteur destine a gerer l'alimentation du moteur en fonction de la position angulaire de la roue dentee. Dans cet autre mode de realisation prefere, la commande comprend egalement une seconde came 7 solidaire de l'arbre d'enclenchement et qui coopere avec un levier de commande 8, comme visible figure 1. Ce levier de commande 8 est monte rotatif a une premiere extremite et a sa seconde extremite maintenue en appui sur le contour de la seconde came 7 par un element elastique 8' qui est ici un ressort helicodal. Ce levier de commande est lie en mouvement a un commutateur electrique (non represente) par l'intermediaire de trots biellettes 9A, 9B, 9C de maniere a commander l'alimentation electrique du moteur. Le contour de la seconde came 7 forme un arc de spirale centre sur l'arbre d'enclenchement qui se referme sur lui-meme par un decrochement. Quand la seconde extremite du levier de commande 8 est placee dans le decrochement du contour de la came 7, ctest a dire au plus pres de l'arbre d'enclenchement 1 comme visible sur la figure 1, le commutateur electrique 1() est mis en position pour couper l'alimentation electrique du moteur ce qui correspond a la fin du rearmament du ressort 4. Quand la seconde extremite du levier de commande 8 est placee sur une zone de l'arc de spirale proche de l'arbre d'enclenchement, le commutateur electrique est mis en position pour commander l'alimentation electrique du moteur de maniere a rearmer automatiquement le ressort apres sa detente. Le commutateur est ainsi actionne pour couper l'alimentation electrique du moteur quand la roue dentee atteint la premiere position angulaire alors que le segment retractable assure le desaccouplage instantane du moteur. Ce commutateur commande I'alimentation electrique du moteur peu avant ou peu apres la detente complete du ressort pour retendre ce dernier, ciest-a-dire quand l'arbre atteint sa seconde position angulaire. La commande mecanique a ressort selon ['invention se rearme ainsi de fa,con autonome apres cheque detente du ressort 4. 1 1 REVENDICATIONS 1/ Commande mecanique a ressort pour disjoncteur dans un reseau haute ou moyenne tension, comprenant une roue dentee (2) entranee en rotation par un ressort (4) d'une premiere position angulaire vers une seconde position angulaire et un pigeon (3) cooperant avec la roue dentee pour la deplacer depais la seconde position angulaire vers la premiere position angulaire afin de tendre ledit ressort, ladite roue dentee ayant une denture peripherique comprenant des dents retractables, caracterise en ce que lesdites dents retractables vent disposees sur un segment retractable (10) de ladite denture peripherique. 2/ Commande selon!a revendication 1, dans laquelle ladite denture peripherique comprend des dents espacees les unes des autres d'un pas constant y compris sur ledit segment retractable (10). 3/ Commande selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ledit segment (10) est articule dans ladite roue dentee (2) par l'intermediaire d'un axe (12) fixe a une premiere extremite audit segment, ledit segment etant en appui sur un ressort de rappel tendent a le maintenir sort). 4/ Commande selon la revendication 3, dans laquelle ledit ressort de rappel (11) est un ressort helicodal en appui sur une autre extremite audit segment. / Commande selon la revend ication 3, dans laquelle led it ressort de rappel est un ressort en spirale entourant ledit axe (12). 6/ Commande selon la revendication 2 a 5, dans laquelle ladite articulation (12) est situee a l'interieur du diametre de base (DB) de la denture de ladite roue dentee (2). 7/ Commande selon l'une des revendications 1 a 6, dans laquelle ledit segment (10) se retracte dans l'epaisseur de la roue dentee (2). - 8/ Commande selon la revendication 7, dans laquelle le segment (10) se retracte entre deux plaques (2A, 2C) formant des flasques de la roue dentee (2). 9/ Commande selon la revendication 8, dans laquelle une plaque centrale (2B) est enserree entre les deux plaques (2A, 2C), et dans laquelle les trots plaques vent munies chacune a leur peripherie de dents qui constituent la denture de la roue dentee (2). 10/ Commande selon les revendications 3 et 9, dans laquelle ledit ressort de rappel (11) est constitue d'une lame en V coudee, les parties droites de