Brevet FR2933230A1 — publié le 20100101

Cage d'extinction d'arc La présente invention a trait aux systèmes d'extinction d'arcs électriques susceptibles d'équiper les appareils électriques de coupure, par exemple du 5 type disjoncteur. Dans ces appareils, des arcs électriques apparaissent à la séparation d'un contact mobile et d'un contact fixe qui établissent la liaison électrique dans une ligne lorsqu'ils sont en position de fermeture au contact l'un de l'autre, et qui la coupent lorsqu'ils sont en position d'ouverture, c'est-à-dire 10 séparés. Cette séparation peut se faire volontairement, à l'aide d'une manette de commande, ou automatiquement par basculement d'une serrure mécanique lorsqu'il se produit une surintensité brutale ou une surcharge sur la ligne. Le phénomène de l'arc électrique se produit dans tous les cas, à partir du 15 moment où les contacts fixe et mobile s'écartent l'un de l'autre. Tant que l'arc électrique n'est pas éteint, la ligne n'est pas considérée comme coupée. Dans les dispositifs existants, l'arc est éteint par des moyens combinant notamment soufflage magnétique et déplacement de l'arc vers au moins une cage d'extinction équipant les appareils et dont la fonction exclusive est de 20 procéder à l'extinction de l'arc. Cette cage comprend en fait un empilement de tôles dites de déionisation qui divise l'arc préalablement allongé jusqu'à ce que la tension nécessaire à son entretien soit supérieure à celle du réseau dans lequel l'appareil est utilisé, entrainant l'extinction définitive de l'arc. 25 Dans l'hypothèse de l'invention, chaque cage d'extinction de l'arc est perçue comme un composant individualisé assemblable dans le boîtier de l'appareil électrique de coupure. Dans ce cas, chaque composant se compose d'un empilement de tôles de sectionnement d'arc inséré dans une enveloppe en matériau isolant. Dans la configuration de l'invention, ces tôles 30 présentent une forme en U de sorte que le contact mobile puisse pivoter entre les branches du U. Par ailleurs, toujours dans l'hypothèse de l'invention, ces tôles sont insérées dans leurs enveloppes isolantes en éventail, de sorte qu'elles soient orientées sensiblement perpendiculairement à la course du contact mobile pivotant, lorsqu'il arrive à leur niveau. La fabrication du composant constituant la cage d'extinction d'arc, en particulier l'enfichage des tôles dans l'enveloppe, s'avère compliquée et peu compatible avec les exigences classiques de l'industrialisation, au premier chef desquelles se trouve l'automatisation. La cage d'extinction d'arc selon l'invention a été optimisée de manière à permettre d'automatiser sa fabrication dans de bonnes conditions, eu égard aux exigences industrielles classiques. A cet effet, la cage d'extinction d'arc électrique selon l'invention, classiquement basée sur une enveloppe isolante dans laquelle sont empilées des tôles de sectionnement d'arc, se caractérise à titre principal en ce que: les tôles de sectionnement présentent sur chaque côté un créneau de guidage latéral, l'un étant muni d'une excroissance de clipsage ; des logements pour les extrémités libres des tôles sont prévus dans l'enveloppe, de part et d'autre de l'espace dans lequel se déplace le contact mobile, lesdits logements présentant en section d'allure parallèle à la course dudit contact une forme de trapèze dont la petite base constitue le fond du logement formant butée axiale à l'insertion des tôles ; des rainures trapézoïdales sont pratiquée au même niveau dans les deux faces internes des parois latérales de l'enveloppe, lesdites rainures débouchant dans l'ouverture de l'enveloppe par laquelle sont insérées les tôles et positionnant les tôles en butée par coopération des créneaux de guidage latéraux avec les parois convergentes des rainures ; - des orifices trapézoïdaux traversant les parois latérales de l'enveloppe sont pratiqués dans une rainure sur deux, avec un décalage d'une paroi à l'autre de l'enveloppe, lesdits orifices étant délimités sur trois côtés par les rainures, le quatrième côté proximal de l'ouverture de l'enveloppe étant d'allure parallèle au fond du logement correspondant à la rainure, et destiné à coopérer avec l'excroissance de clipsage pour bloquer chaque tôle. L'un des avantages principaux de la cage de l'invention par rapport à ses devancières réside dans le fait que les tôles de sectionnement peuvent être clipsées à l'intérieur de l'enveloppe isolante, le guidage de ces tôles étant par ailleurs optimisé par les rainures et les logements trapézoïdaux. Le clipsage des différentes tôles à l'intérieur de l'enveloppe se fait dès lors de manière rapide et aisée, la direction d'insertion étant sensiblement constante, le positionnement étant réalisé quasi automatiquement à l'intérieur de l'enveloppe par la configuration des logements, rainures et orifices. En d'autres termes, le positionnement relatif des deux formes trapézoïdales, c'est-à-dire d'une part du logement intérieur et d'autre part des rainures I orifices latéraux, combinés aux dimensions notamment longitudinales des tôles de sectionnement d'arc permettent, au moment de l'insertion desdites tôles dans l'enveloppe isolante, un guidage précis qui se termine par un clipsage de l'un dans l'autre même si la direction d'insertion n'est pas exactement dans l'axe du positionnement définitif, d'où la possibilité d'automatisation. Selon une possibilité, une paroi du logement et une paroi des rainures sont dans le même plan, ce qui améliore encore le guidage au moment de 25 l'insertion des tôles dans l'enveloppe. Conformément à une première variante de cage selon l'invention, la totalité des tôles de sectionnement d'arc sont identiques. Etant donné que les orifices trapézoïdaux sont pratiqués dans une rainure sur deux, avec un décalage d'une paroi à l'autre de l'enveloppe, cela signifie simplement qu'il 30 faut retourner une tôle de sectionnement d'arc sur deux avant de l'insérer, de sorte que l'excroissance de clipsage munissant un des créneaux de guidage latéral se retrouve alternativement d'un côté ou de l'autre. Selon une configuration un peu différente, ces tôles de sectionnement d'arc sont toutes identiques à l'exception de la tôle distale du contact fixe, qui est munie d'un nez d'accrochage de l'arc disposé entre des branches du U. Cette caractéristique a pour objectif de maintenir à son minimum l'usure de l'extrémité du contact mobile. II est à noter que, comme cela sera montré plus en détail dans la suite, le contact fixe est en fait disposé directement sous la cage. La pièce unitaire formant la borne, est prolongée par une portion placée à l'une des extrémités de l'enveloppe comprenant le contact fixe, laquelle comporte une tôle de pied d'arc sous forme d'une patte voisine du contact fixe découpée à l'intérieur et saillant de ladite portion. En d'autres termes, le contact fixe est disposé adjacent à une tôle d'arc, en l'espèce une tôle de pied d'arc d'une seule pièce avec le reste et qui améliore du fait de sa configuration l'effet de boucle appliqué à l'arc électrique. Selon l'invention, l'enveloppe peut alors au surplus comporter un muret en U qui entoure ladite patte découpée, de manière à isoler l'arc. Enfin, la cage d'extinction d'arc selon l'invention est telle que son enveloppe comporte un couvercle de fermeture amovible placé du côté de la borne de connexion. Ce couvercle ferme en quelque sorte le boîtier constitué par l'enveloppe isolante, après insertion des tôles de sectionnement d'arc. L'invention concerne également un appareil de coupure de lignes, par exemple du type disjoncteur, et comportant une cage d'extinction d'arc telle que décrite ci-dessus. Elle va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées, pour lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'une cage d'extinction d'arc électrique selon l'invention ; - la figure 2 représente une autre vue en perspective de la même cage, avec trois tôles de sectionnement d'arc inférieur en position d'insertion dans l'enveloppe isolante ; - la figure 3 montre en perspective la pièce formant borne et intégrant le 5 contact fixe ; - la figure 4 est une vue de côté de ladite borne installée en partie basse d'une cage d'extinction d'arc selon l'invention ; - la figure 5 est une vue de face de l'enveloppe isolante ; - la figure 6 est une vue en perspective de ladite enveloppe ; 10 la figure 7 représente, en perspective, une tôle de sectionnement d'arc selon l'invention ; la figure 8 est une vue en perspective d'une tôle de sectionnement d'arc munie d'un nez d'accrochage de l'arc ; les figures 9 et 10 représentent deux vues de côté de la cage d'extinction 15 d'arc selon l'invention ; les figures 11 a et 11 b représentent deux coupes longitudinales médianes des cages d'extinction d'arc munies de leur couvercle d'une part et auxquels est fixée la borne intégrant le contact fixe, respectivement dans l'hypothèse de l'utilisation d'une tôle supérieure à nez d'accrochage et 20 sans cette tôle ; la figure 12 montre, en perspective éclatée, l'enveloppe isolante, son couvercle et la borne intégrant le contact fixe ; la figure 13 est une vue en coupe AA telle qu'apparaissant en figure 5 ; et 25 les figures 14 et 15 représentent deux vues en section avec les tôles de sectionnement d'arc de part et d'autre de la ligne de coupe AA. En référence à la figure 1, l'enveloppe isolante (1) comporte un empilement de tôles de sectionnement d'arc (2), en l'espèce au nombre de 9. Ces tôles (2) sont configurées de telle manière qu'elles puissent se clipser 30 par insertion dans le sens de la flèche F (figure 2), notamment par coopération de créneaux de guidage latéraux (voir figures 7 et 8) dans des orifices pratiqués dans les parois latérales (3, 3') de l'enveloppe isolante (1). La figure 3 représente une pièce unique (4) formant à la fois borne de connexion et contact fixe (6) et, par l'intermédiaire d'une tôle de conduction d'arc (5), découpée à l'intérieur d'une portion contenant le contact fixe (6), des moyens de s'ajuster à l'extrémité inférieure de l'enveloppe (1). L'assemblage relatif de cette borne (4) à l'enveloppe isolante (1) apparaît en figure (4). La figure 5 montre les logements (7, 7') des tôles (2) situés de part et d'autre d'un espace libre (E) à l'intérieur duquel se déplace le contact mobile (non représenté) lorsqu'il s'est détaché du contact fixe (6). Ledit contact mobile pivote en fait à l'intérieur de l'espace (E), en restant sensiblement parallèle aux tôles (2). Celles-ci sont empilées en éventail dans l'enveloppe isolante, comme cela apparaît notamment dans les figures 1 et 2. Les logements (7), servant de butée axiale aux tôles de sectionnement d'arc (2), apparaissent plus précisément en figure 6. Le positionnement desdites tôles (2) est également réalisé par des rainures trapézoïdales latérales (8) dont une sur deux comporte un orifice (9) débouchant à l'extérieur de la paroi latérale (3). La paroi (3') comporte de la même manière des rainures trapézoïdales (8') dont une sur deux est munie d'un orifice (9'). En d'autres termes, il existe une rainure trapézoïdale (8, 8') pour chaque logement (7'), alors qu'un orifice traversant (9, 9') n'existe que dans une rainure (8, 8') sur deux. Il est à noter que ces orifices sont décalés d'une paroi latérale (3) à l'autre paroi latérale (3'), de sorte qu'il n'y a jamais deux orifices (9, 9') face à face. Les tôles (2), telles que représentées en figure 7, sont insérées de manière à aller en butée au fond des logements (7, 7'), les deux branches (10, 10') de la structure en U de ces tôles (2) ménageant entre elles un espace libre (E) permettant le pivotement du contact mobile à l'ouverture. Les tôles (2) présentent sur chaque côté un créneau de guidage latéral (11, 11'), dont l'un est muni d'une excroissance de clipsage (12). Cette excroissance (12), en pénétrant dans les orifices (9, 9'), permet le clipsage de chaque tôle dans l'enveloppe isolante (1). Compte tenu du décalage entre les orifices (9, 9'), il est nécessaire de retourner une tôle sur deux de telle sorte que l'excroissance (12) se retrouve alternativement du côté de la paroi latérale (3) et de la paroi latérale (3'). Selon une configuration de cage de l'invention, toutes les tôles de l'empilement sont identiques. Alternativement, la tôle placée tout en haut peut comporter un nez d'accrochage (13) permettant de réduire l'usure du bout du contact mobile. Une telle tôle est montrée en figure 8. Les figures 9 et 10 montrent successivement des vues de la paroi latérale (3') et de la paroi latérale (3) permettant de se rendre compte de l'empilement en éventail avec le positionnement relatif de chaque tôle de sectionnement d'arc (2) par rapport aux ouvertures (9, 9'). Ce positionnement relatif sera explicité plus en détail en référence aux figures 13 à 15. En figure 9, les créneaux (11) avec leur excroissance de clipsage (12) apparaissent dans les orifices (9'). De même, en figure 10, les mêmes créneaux de guidage latéral (11) avec leur excroissance de clipsage (12) apparaissent dans les orifices (9). L'empilement en éventail des tôles de sectionnement d'arc (2) apparaît encore plus clairement dans les figures 11 a et 11 b, la première comportant une tôle supérieure dotée d'une configuration telle que celle qui est montrée en figure 8, avec un nez d'accrochage (13). Il a été mentionné que l'enveloppe isolante (1) comporte un couvercle (14), qui apparaît également sur ces figures. Elles montrent enfin le positionnement relatif précis de la pièce à la borne (4) et contact fixe (6) avec sa patte (5) formant tôle de pied d'arc, disposée sensiblement parallèlement à la tôle de sectionnement d'arc (2) situé immédiatement au-dessus d'elle Les sections faisant l'objet des figures 11 a et 11 b étant médianes, elles montrent également bien l'espace (E) dans lequel se déplace le contact mobile (15), représenté uniquement dans la figure 11 a. L'ensemble constitué de l'enveloppe isolante (1), du couvercle (14) et de la pièce unitaire formant borne (4), contact fixe (6) et tôle de pied d'arc (5) est montré en figure (12), en vue éclatée. Cette figure montre l'existence, en partie inférieure de l'enveloppe isolante (1), d'un muret U (16) entourant la patte (5) formant la tôle de pied d'arc. Ce muret (16) permet de protéger ladite tôle (5) de pied d'arc. La figure 13, qui est une section au niveau des flèches AA de la figure 5, montre bien le positionnement relatif des logements (7) et des rainures (8) trapézoïdales, comportant le cas échéant des orifices traversants (9). Pour chaque rainure trapézoïdale (8) il existe, dans le prolongement vers l'intérieur, un logement (7). Les parois de ce logement sont également d'allure trapézoïdale, à la mesure de la forme de la rainure correspondante (8). Lorsque les tôles de sectionnement (2) sont insérées dans les logements (7), elles viennent en butée au fond de ces logements (7). Leur positionnement précis est donné par coopération entre les créneaux latéraux (11), apparaissant également en section dans la figure 14 et la forme de la rainure (8) trapézoïdale. Les deux grands côtés du trapèze de chaque rainure (8) convergent en fait vers les arêtes de la face frontale intérieure de chaque créneau (11), permettant le positionnement de la tôle (2). L'existence de l'excroissance (12) permet, outre le clipsage au moment de l'entrée, d'empêcher les tôles de ressortir. On note également, en référence à la figure 15, que l'une des parois de chaque logement (7) est dans le prolongement, c'est-à-dire dans le même 25 plan, que l'une des parois de chaque rainure trapézoïdale (8). En somme, l'un des grands côtés de chacun des deux trapèzes, celui constituant les rainures (8) et celui constituant les logements (7), est placé dans l'alignement de celui de l'autre. Le positionnement des tôles de sectionnement d'arc (2) est ainsi fermement assuré. 30 5 10 15 20 30 REVENDICATIONS1. Cage d'extinction de l'arc électrique qui se crée à l'ouverture entre un contact mobile (15) et un contact fixe (6) d'un appareil électrique de coupure d'au moins une ligne du type disjoncteur, comportant un empilement de tôles de sectionnement d'arc (2) insérées en éventail dans une enveloppe (1) en matériau isolant, chaque tôle (2) présentant une forme en U étant alors orientée sensiblement perpendiculairement à la course du contact mobile (15) pivotant entre les branches (10, 10') des U, caractérisée en ce que : les tôles de sectionnement (2) présentent sur chaque côté un créneau (11, 11') de guidage latéral, l'un étant muni d'une excroissance (12) de clipsage ; - des logements (7, 7') pour les extrémités libres des tôles (2) sont prévus dans l'enveloppe (1), de part et d'autre de l'espace (E) dans lequel se déplace le contact mobile (15), lesdits logements (7, 7') présentant en section d'allure parallèle à la course dudit contact (15) une forme de trapèze dont la petite base constitue le fond du logement (7, 7') formant butée axiale à l'insertion des tôles (2) ; - des rainures trapézoïdales (8, 8') sont pratiquée au même niveau dans les deux faces internes des parois latérales (3, 3') de l'enveloppe (1), lesdites rainures (8, 8') débouchant dans l'ouverture de l'enveloppe (1) par laquelle sont insérées les tôles (2) et positionnant les tôles (2) en butée par coopération des créneaux (11, 11') de guidage latéraux avec les parois convergentes des rainures (8, 8') ; des orifices trapézoïdaux (9, 9') traversant les parois latérales (3, 3') de l'enveloppe (1) sont pratiqués dans une rainure (8, 8') sur deux, avec un décalage d'une paroi (3) à l'autre (3') de l'enveloppe (1), lesdits orifices (9, 9') étant délimités sur trois2. 3. 4. 5. 25 7. 30 8.côtés par les rainures (8, 8'), le quatrième côté proximal de l'ouverture de l'enveloppe (1) étant d'allure parallèle au fond du logement (7, 7') correspondant à la rainure (8, 8'), et destiné à coopérer avec l'excroissance de clipsage (12) pour bloquer la tôle (2). Cage d'extinction d'arc selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'une paroi du logement (7, 7') et une paroi des rainures (8, 8') sont dans le même plan. Cage d'extinction d'arc selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les tôles de sectionnement d'arc (2) sont identiques. Cage d'extinction d'arc selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les tôles de sectionnement d'arc (2) sont identiques à l'exception de la tôle distale du contact fixe (6) qui est munie d'un nez d'accrochage (13) de l'arc disposé entre ses branches (10, 10'). Cage d'extinction d'arc selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce unitaire (4) formant borne prolongée par une portion placée à l'une des extrémités de l'enveloppe (1) comprenant le contact fixe (6), ladite portion comportant une tôle de pied d'arc sous forme d'une patte (5) voisine du contact fixe (6), découpée à l'intérieur et saillant de ladite portion. Cage d'extinction d'arc selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'enveloppe (1) comporte un muret (16) en U entourant ladite patte (5) et isolant l'arc. Cage d'extinction d'arc selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe (1) comporte un couvercle de fermeture (14) placé du côté des bornes de connexion. Appareil électrique de coupure de lignes du type disjoncteur, caractérisé en ce qu'il comporte une cage d'extinction d'arc selon lesrevendications précédentes.