Brevet FR2861496A3 — publié le 20050429

FR 2861496 A3 20050429 FR 0410964 A 20041015 f MECANISME DE DECLENCHEMENT D'UN DISJONCTEUR Domaine technique L'invention concerne les coupe-circuit automatiques de surintensité, notamment leurs mécanismes d'interruption, respectivement de déclenchement pour les disjoncteurs. Etat de la technique Actuellement, on utilise des coupe-circuit pourvus d'un mécanisme de déclenchement dans lequel le courant électrique, ayant dépassé une certaine limite choisie, met l'armature dans l'électro-aimant, ce mouvement étant transmis à travers un mécanisme de leviers et de tiges à l'élément de blocage du levier du contact mobile électrique; le déplacement du levier débloque le contact précité. En s'éloignant du contact fixe, le contact mobile interrompt le circuit électrique protégé par le coupe-circuit automatique, resp. le disjoncteur contre toute surintensité. Il y a beaucoup de variantes de la forme concrète du mécanisme de déclenchement, au moins dans les versions connues. Les éléments de commande qui n'exigent pas beaucoup de place, mais qui sont néanmoins relativement robustes comprennent d'habitude un élément de commande dans la forme d'un levier permettant de tendre le mécanisme de déclenchement de l'extérieur; au levier est associée une tige dont l'extrémité recourbée s'appuie soit directement sur le corps du mécanisme tournant, tel que dans la demande de brevet français FR-2 575 862 et FR-2 630 582, soit elle peut être liée, tournante, au levier basculant auxiliaire tel que dans le brevet tchèque CZ-287559 et la demande de brevet français FR-2 766 292. Le désavantage de la version décrite est que dans le cas de l'appui direct de l'extrémité recourbée sur le corps du mécanisme tournant, la partie appuyée présente un profil à faible diamètre dont la forme ne correspond pas à la surface opposée respective ce qui peut affaiblir la fiabilité et raccourcir la longévité de ces deux éléments entre lesquels se produisent des forces relativement puissantes; en plus, lors du déblocage, ces deux éléments se déplacent l'un sur l'autre pour glisser mutuellement sur leurs bords. Dans le cas où l'extrémité recourbée de la tige est liée au levier auxiliaire basculant, on est confronté à un autre désavantage:: soit le pas de déclenchement de la tige est trop long, soit il faut choisir un levier relativement long ce qui est désavantageux pour la disposition de l'ensemble du coupe- circuit automatique. C'est le mécanisme remettant les contacts de l'état ouvert à l'état fermé qui représente l'autre pièce importante. Dans ce cas-là, il est important d'assurer une vitesse suffisante de l'accouplement de ces deux contacts malgré la lenteur du mouvement du levier. En principe, pour les versions connues, on cherche à résoudre ce problème en tendant successivement le mécanisme d'approche: c'est un cliquet d'arrêt ou un autre élément empêchant le mouvement du contact mobile qui sera levé dans un certain moment pour permettre au contact mobile d'achever l'accouplement de sa position préchargée avec une vitesse plus élevée garantie. Pour les versions standard, le problème est résolu au moyen d'un système de taquets d'arrêt dans la partie inférieure du levier tournant ou d'une tige dont l'extrémité active débloque l'opération d'accouplement du contact mobile préchargé. En principe, ces mécanismes, même s'ils satisfont les besoins décrits, sont trop complexes ou bien, dans d'autres cas, peu fiables. Objet de l'invention Pour le mécanisme de déclenchement conforme à l'invention présentée, les désavantages précités sont réduits considérablement par le mécanisme de déclenchement, situé dans le boîtier du disjoncteur, qui comprend l'élément de commande sous la forme d'un levier, approprié à tendre le mécanisme de déclenchement pour ouvrir les contacts du disjoncteur, les contacts étant liés au levier; outre cela, le mécanisme comprend une tige tournante également liée au levier dont l'autre extrémité recourbée s'appuie sur le corps du mécanisme tournant du déclencheur. Il comprend également une tige de commutation à saut qui permet de raccorder l'élément de commande au contact mobile du coupecircuit, l'extrémité recourbée de la tige étant munie d'une cosse glissante, logée dans la rainure du mécanisme tournant du déclencheur. Par rapport au mécanisme tournant, une paroi de la rainure reste fixe, tandis que l'autre paroi longitudinale est basculante, où mobile, son extrémité plus éloignée du mécanisme basculant étant équipée d'un taquet d'arrêt unidirectionnel qui permet un appui de la cosse glissante sur toute sa surface, et ceci dans la direction qui correspondra au déblocage du mécanisme du déclencheur, et également un déplacement libre de la cosse dans la direction de la tension du mécanisme de déclenchement. A la fois, la tige de commutation à saut se trouve montée de façon mobile dans le boîtier du disjoncteur, son extrémité de commande ayant la forme d'un appui amovible du contact mobile. A son extrémité commandée, la tige de commutation à saut est équipée d'un segment cylindrique dont l'axe est parallèle à l'axe de la cheville fixe de l'élément de commande, le segment cylindrique y étant guidé dans une rainure périphérique située dans la partie intérieure de l'élément de commande; à la fois, à la périphérie de la cheville, il y a une rainure axiale. Dans une position correspondant à la coupure manuelle du disjoncteur, la rainure axiale se trouvera dans la partie arrière de la rainure périphérique, tandis que dans une position correspondant à la 4 2861496 mise sous tension manuelle du coupe-circuit, la rainure axiale sera couverte de la partie inférieure de l'élément de commande derrière la partie de devant de la rainure périphérique. Il est recommandé que la hauteur du taquet d'arrêt unidirectionnel sur la paroi basculante de la rainure de guidage corresponde à 10-50 % de la hauteur de la cosse glissante. Il est également recbmmandé de fabriquer la tige de commutation à saut en matière plastique et de la faire presser simultanément avec un petit ressort à bande qui s'appuie sur la saillie du boîtier du coupe-circuit; sous l'effet de la force produite par ce ressort, la tige de commutation à saut est poussée sur la cheville sur laquelle est monté l'élément de commande. La rainure axiale peut avoir la forme d'une section de cercle avec un angle au sommet entre 60 et 120 et une profondeur de 25 à 75 % du diamètre du segment cylindrique de la tige de commutation à saut. Le mécanisme de déclenchement du disjoncteur décrit est, grâce à la construction prévue, à la fois relativement simple dans ses parties importantes et fiable. La tige de commande réalisée et montée comme prévu assure non seulement un arrêt fiable des contacts dans la position fermée, mais aussi un déblocage lors de l'initiation du relevage de la paroi basculante de la rainure de guidage de la cosse glissante; en outre, quand il faut tendre le mécanisme de déclenchement, il est garanti que la cosse glissante sera mise derrière le taquet d'arrêt sur la paroi basculante de la rainure de guidage. Au cours du même déplacement de l'élément de commande, grâce à la construction décrite de la tige de commutation à saut commandée par l'élément de commande, il est garanti une commutation à saut nécessaire des contacts du coupe-circuit. Le déblocage, par déplacement du taquet d'arrêt à l'autre extrémité commandée de la tige n'est réalisé qu'après que le segment cylindrique de la partie commandée de la tige ait été retiré de la rainure à la cheville à laquelle est monté l'élément de commande dans sa boîte ce qui est également avantageux. Dans le cas où on choisit le profil de la rainure axiale conformément à l'une des réalisations avantageuses présentées ici, il est absolument sûr, sous l'effet conjoint du petit ressort à bande monté sur la tige, que le segment cylindrique se retirera de la rainure axiale à la fin du mouvement respectif de l'élément de commande, c'est-à- dire quand la partie avant de la rainure périphérique située dans la partie intérieure de I"élément de commande s'appuiera latéralement sur ce segment cylindrique. Ainsi, l'extrémité de commande de cette tige sera mise dans la position du déblocage du contact mobile. Description courte des dessins Ci-après, l'invention est décrite et expliquée en détails au moyen d'un exemple de réalisation, et des plans en annexe où les représentations montrent le mécanisme de déclenchement du disjoncteur, selon une vue latérale. La figure 1 décrit la situation où le disjoncteur est ouvert et l'élément de commande est prêt à tendre le mécanisme de déclenchement. La figure 2 montre la situation où le mécanisme de déclenchement est en train d'être tendu, au début de l'opération, mais la tige de commutation à saut reste toujours dans la position qui correspond au blocage du mouvement de commutation du contact mobile. La figure 3 montre le mécanisme de déclenchement juste avant la fin du procédé de tension, la tige de commutation à saut étant dans la position juste avant le déblocage du mouvement de commutation du contact mobile. La figure 4 montre la situation identique à la figure 3, mais la tige de commutation à saut se trouve dans la position correspondante à la situation juste après le déblocage du mouvement de commutation du contact mobile. La figure 5 montre la situation où le noyau de l'électro-aimant avec la bobine de surintensité et/ou la tige de l'élément thermique bimétallique se trouve dans l'étendue de départ de son pas de déblocage, en s'appuyant sur le segment raccordé à la paroi basculante de la rainure de guidage de la cosse glissante qui continue toujours à bloquer la paroi basculante de la rainure de guidage. Enfin, la figure 6 montre la phase suivante du basculement de la paroi basculante de la rainure de guidage où la cosse glissante est débloquée de la paroi basculante et ainsi également de l'ensemble de l'élément tournant avec le contact mobile, le contact mobile du coupe-circuit automatique étant déjà mis dans la position correspondante, à savoir ouverte. Forme de réalisation préférée Le mécanisme de déclenchement se trouve monté dans un boîtier de disjoncteur qui n'est pas représenté ici. Il comprend l'élément de commande 1 sous la forme d'un petit levier adapté à tendre le mécanisme de déclenchement qui ouvre les contacts 13, 14 du disjoncteur, les contacts étant raccordés au levier; outre cela, le mécanisme comprend une tige de commande 31:ournante, également raccordée au levier, dont l'autre extrémité recourbée s'appuie sur le corps 6 du mécanisme tournant du déclencheur. II comprend également une tige de commutation à saut 12 qui permet de raccorder l'élément de commande 1 au contact mobile 13 du coupe-circuit, l'extrémité recourbée de la tige 3 étant munie d'une cosse glissante 8, mise dans la rainure 81 du mécanisme tournant du déclencheur. Par rapport au mécanisme tournant, respectivement par rapport au corps 6 du mécanisme tournant, une paroi longitudinale 61 de la rainure 81 reste fixe, tandis que l'autre paroi longitudinale 91 de la rainure 81 est basculante. L'extrémité la plus éloignée de la paroi 91 de la rainure 81 de son logement basculant est équipée d'un taquet d'arrêt unidirectionnel 911 qui permet un appui de la cosse glissante 8 sur toute sa surface, et ceci dans la direction qui correspondra au déblocage du mécanisme du déclencheur, et également un déplacement libre de la cosse 8 dans la direction de la tension du mécanisme de déclenchement. Le taquet d'arrêt unidirectionnel 911 a la forme d'une petite surface sur la seconde paroi basculante 91 de la rainure 81 qui est située dans le sens de la normale à la première paroi fixe 61 de cette rainure 81. La petite surface qui forme le taquet d'arrêt unidirectionnel 911 peut avoir un petit écart avec la normale à la première paroi fixe 61 de cette rainure 81, mais l'angle de cet écart ne peut pas être supérieur à l'angle de frottement correspondant aux matériaux de frottement de la cosse glissante 8 et de l'autre paroi, mobile, de la rainure 81. En effet, dans le cas d'un non-respect de cette disposition, la force entre la cosse glissante 81 et la paroi mobile 91 de la rainure 81 produirait un effort tangentiel indésirable contre la paroi mobile ce qui pourrait provoquer un déblocage prématuré du mécanisme de déclenchement et l'ouverture indésirable des contacts. A la fois, la tige de commutation à saut 12 se trouve montée mobile dans le boîtier du disjoncteur, son extrémité de commande 121 ayant la forme d'un appui amovible du contact mobile 13. A son extrémité commandée 122, la tige de commutation à saut 12 est équipée d'un segment cylindrique 1221 dont l'axe est parallèle à l'axe de la cheville fixe 18 de l'éllément de commande 1, le segment cylindrique 1221 y étant guidé dans une rainure périphérique 111 située dans la partie intérieure de l'élément de commande 1; à la fois, à la périphérie de la cheville 18 à laquelle est fixé l'élément de commande 1, il y a une rainure axiale 181. Dans une position de l'élément de commande 1 correspondant à la coupure manuelle du disjoncteur, la rainure axiale 181 se trouvera dans la partie arrière de la rainure périphérique 111, tandis que dans une position de l'élément de commande 1 correspondante à la mise sous tension manuelle du coupe- circuit, la rainure axiale 181 sera couverte de la partie inférieure de l'élément de commande 1 derrière la partie de devant de la rainure périphérique 111. Dans notre exemple de réalisation, la hauteur du taquet d'arrêt unidirectionnel 911 sur la paroi basculante 91 de la rainure de guidage 81 correspond à 25 % de la hauteur de la cosse glissante 8. Avant que l'élément de commande 1 ne soit complètement tourné, la cosse glissante 8 reste sans problème appuyée dans la rainure 81 sur la paroi mobile 91 de cette rainure 81, resp. sur le taquet d'arrêt unidirectionnel 911 fixé à la paroi mobile 91 de la rainure 81. La tige de commutation à saut 12 est fabriquée en matière plastique et pressée simultanément avec un petit ressort à bande 123 qui s'appuie sur la saillie 19 du lieu de montage de l'élément de commande 1 du coupe-circuit. La rainure axiale 181 a la forme d'une section de cercle avec un angle au sommet de 120 et une profondeur de 40 % du diamètre du segment cylindrique 1221 de la tige de commutation à saut 12 ce qui est suffisant pour garantir que le segment cylindrique 1221 de la tige de commutation à saut 12 reste, pendant que l'élément de commande 1 est tourné pour tendre le mécanisme de déclenchement, appuyé dans la rainure axiale 181 de la cheville fixe 18 de cet élément de commande pour assurer un blocage plus fiable du contact mobile 13 pendant la phase initiale du mouvement. Pour assurer les précharges et les forces de retour nécessaires, les pièces respectives du mécanisme sont équipées de ressorts courants 2, 4, 7, 11 du type à bande, de ressorts enroulés et de ressorts extra-fins, ce qui résulte des représentations. Dans les mécanismes de ce type, l'emploi des ressorts est courant et c'est pourquoi une description détaillée serait inutile. En ce qui concerne le raccordement du segment mobile 9 du déclencheur qui comprend également la seconde paroi basculante 91 de la rainure 81 à bimétal 17, ce raccordement est assuré par une tige débloquée thermiquement 10 dont l'extrémité libre recourbée s'étend jusqu'à l'espace derrière le bimétal 17, tandis que son extrémité opposée tournante est fixée au segment mobile 9. L'exemple de réalisation montre la tige 10 encore dans la position avec les contacts ouverts, appuyée sur le segment 9 à travers le ressort à bande 92 qui aide à retenir le segment dans cette position partiellement tournée dans laquelle la cosse glissante 8 s'enclenche fiablement derrière le taquet d'arrêt unidirectionnel 911. La figure 5 montre encore le noyau 16 de l'électro- aimant de déclenchement équipé du bobinage de surintensité : la construction de ses éléments, par ex. électro-aimant, resp. son bobinage, est courante. Le fonctionnement du dispositif est comme suit. Après l'ouverture des contacts 13, 14 suite à une surintensité ou une température élevée, les contacts 13, 14 sont ouverts, l'élément de commande 1 est prêt à tendre le mécanisme de déclenchement, suivant la figure 1. La figure 2 montre la situation où le mécanisme de déclenchement est en train d'être tendu, au début de l'opération, mais la tige de commutation à saut 12 reste toujours dans la position qui correspond au blocage du mouvement de commutation du contact mobile 13. Le déclencheur est toujours en train d'être tendu ce qui est la situation d'après la figure 3 qui montre le mécanisme de déclenchement juste avant la fin du procédé de tension, la tige de commutation à saut 12 étant dans la position juste avant le déblocage du mouvement de commutation du contact mobile 13. Un mouvement léger mettra le mécanisme de déclenchement dans la situation d'après la figure 4, presque identique à la figure 3, mais la tige de commutation à saut 12 se trouve dans la position correspondante à la situation juste après le déblocage du mouvement de commutation du contact mobile 13. Après le déblocage, le corps 6 avec le contact mobile 13 sera mis rapidement, sous l'effet du ressort 11, sur le contact fixe 14, ce qui ferme également le circuit électrique protégé par ce disjoncteur. Dans le cas où le courant passant par le circuit électrique protégé pendant son exploitation augmentera, le noyau 16 de l'électro-aimant ainsi créé sera mis sous l'effet du bobinage de surintensité vers le segrnent 9 sur lequel se trouve également la seconde paroi basculante de la rainure 81. C'est sous l'effet du noyau 16 exercé sur le segment 9 que la paroi basculante 91 sera basculée et la cosse glissante 8 sera débloquée dans la rainure 81. Jusqu'à maintenant, la cosse 8 était appuyée sur le taquet d'arrêt unidirectionnel 911. Le déblocage analogue pourrait être provoqué, comme alternative, sous l'effet du bimétal 17 exercé sur le segment 9, par l'intermédiaire de la tige du déclenchement thermique 10. La figure 5 montre la situation où le noyau 16 de l'électro-aimant de commandement avec la bobine de surintensité et/ou la tige de l'élément thermique bimétallique, ici le bimétal 17, se trouve dans l'étendue de départ de son pas cle déblocage, en s'appuyant sur le segment 9 lié à la paroi basculante 91 de la rainure de guidage 81 de la cosse glissante 8 qui continue toujours à bloquer la paroi basculante 91 de la rainure de guidage 81. Enfin, dans la phase finale du cycle de fonctionnement décrit, la figure 6 montre la phase suivante du basculement de la paroi basculante 91 de la rainure de guidage 81 où la cosse glissante 8 est débloquée de la paroi basculante 91 et ainsi également de l'ensemble du segment tournant 9 portant le contact mobile 13, le contact mobile 13 du coupe-circuit automatique ayant été déjà mis dans la position correspondante, à savoir ouverte, vis-à-vis du contact fixe 14. Le circuit protégé sera maintenant ouvert et après l'identification de la cause de la surintensité, on pourra mettre l'élément de commande 1 dans la position précédente à la tension du mécanisme de déclenchement, où cette situation est représentée à la figure 1, et le cycle de fonctionnement du coupe-circuit automatique peut recommencer. Le mécanisme du déclencheur peut être dimensionné d'une telle façon que le noyau 16 soit mis, après le déblocage, contre le corps du contact mobile 13 ce qui accélérera l'ouverture du circuit ce qui est désirable pour minimiser la durée de l'arc entre les contacts à ouvrir. Le ressort à bande 123 aide à pousser le segment cylindrique dans la rainure axiale 181 de la cheville fixe 18 ce qui assurera l'arrêt de la tige de commutation à saut 12 dans sa position de blocage jusqu'à ce que le mécanisme soit suffisamment tendu pour accélérer l'accouplement des contacts 13, 14, sans regard à la lenteur du mouvement lors de la tension manuelle du mécanisme de déclenchernent. Application économique Le dispositif de l'invention présenté pourra être exploité comme coupe-circuit, ou disjoncteur, pour les cas de surintensité, notamment dans les situations où il est demandé un fonctionnement prolongé d'un tel coupe-circuit avec une construction relativement simple dont la fabrication serait facile. REVENDICATIONS 1 - Mécanisme de déclenchement d'un disjoncteur, monté dans le boîtier du disjoncteur, qui comprend un élément de commande (1) sous la forme d'un levier, adapté pour pouvoir tendre le mécanisme de déclenchement pour l'ouverture des contacts (13, 14) du disjoncteur, une tige de commande (3) raccordée de façon rotative à ce levier, dont l'autre extrémité recourbée s'appuie sur le corps (6) du mécanisme tournant du déclencheur, et comprenant en outre une tige de commutation à saut (12), permettant de raccorder l'élément de commande (1) au contact mobile (13) du disjoncteur, caractérisé en ce que l'autre extrémité recourbée de la tige (3) est équipée d'une cosse glissante (8) se trouvant dans la rainure (81) du mécanisme tournant du déclencheur, une paroi longitudinale (61) de la rainure (81) étant fixe par rapport au mécanisme de déclenchement, l'autre paroi longitudinale (91) de la rainure (81) étant mobile par rapport au mécanisme de déclenchement, et où, à l'extrémité opposée au mécanisme basculant, la seconde paroi (91) est équipée d'un taquet d'arrêt unidirectionnel (911) adapté pour bloquer, sur sa surface, la cosse glissante (8) dans la direction qui correspond au déblocage du mécanisme de déclenchement et pour permettre également le mouvement libre de la cosse (8) dans la direction qui correspond à la mise en tension du mécanisme de déclenchement, tandis que simultanément, la tige de commutation à saut (12) se trouve montée de manière mobile dans le boîtier du disjoncteur, son extrémité de commande (121) étant adaptée à la forme d'un appui amovible du contact mobile (13), et où, à son extrémité commandée (122), la tige de commutaton à saut (12) est équipée d'un segment cylindrique (1221) dont l'axe est parallèle à l'axe de la cheville fixe (18) de l'élément de commande (1), le segment cylindrique (1221) y étant guidé dans une rainure périphérique (111) située dans la partie intérieure de l'élément de commande (1), et à la fois, à la périphérie de la cheville (18), se trouve une rainure axiale (181), de telle sorte que quand l'élément de commande (1) se trouve dans une position correspondant à la coupure manuelle du disjoncteur, la rainure axiale (181) se trouve dans la partie arrière de la rainure périphérique (111), tandis que, quand l'élément de commande (1) se trouve dans une position correspondant à la mise sous tension manuelle du disjoncteur, la rainure axiale (181) soit couverte par la partie inférieure de l'élément de commande (1), derrière la partie avant de la rainure périphérique (111) . 2 - Mécanisme de déclenchement du disjoncteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur du taquet d'arrêt unidirectionnel (911) sur la paroi mobile (91) de la rainure de guidage (81) correspond à 10-50 % de la hauteur de la cosse glissante (8). 3 - Mécanisme de déclenchement du disjoncteur, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tige de commutation à saut (12) est fabriquée en matière plastique et moulée avec un petit ressort à bande (123) qui s'appuie sur la saillie (19) du boîtier du disjoncteur, où, sous l'effet de la force produite par ce ressort (123), la tige de commutation à saut (12) est poussée vers la cheville (18) sur laquelle se trouve monté l'élément de commande (1). 4 - Mécanisme de déclenchement du disjoncteur, selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la rainure axiale (181) a la forme d'une section de secteur circulaire avec un angle au sommet entre 60 et 120 et une profondeur de 25 à 75 % du diamètre du segment cylindrique (1221) de la tige de commutation à saut (12).