Brevet FR3004285A1 — publié le 20141010

Dispositif de verrouillage pour un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur d'énergie d'une installation de commutation à isolation gazeuse La présente invention concerne un dispositif de verrouillage ou d'arrêt pour un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur d'énergie pour un commutateur à moyenne ou à haute tension, en particulier pour un disjoncteur de puissance, comportant un piston de travail qui est guidé dans une chambre axiale prévue dans un corps ou un cylindre de travail, ainsi qu'un système de ressort accumulateur, sous la forme d'un ressort de compression, qui coopère avec un doigt d'arrêt. Ledit dispositif de verrouillage comprend une première et une deuxième zones de pression, soumises à une pression élevée lorsque le disjoncteur est fermé, et une troisième zone de pression à pression nulle. L'invention concerne également un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur d'énergie équipé d'un tel dispositif de verrouillage ou d'arrêt. On connaît, par exemple par les demandes de brevet DE 3408909 Al et EP 0829892 Al, des dispositifs d'entraînement hydrauliques à ressort accumulateur d'énergie pour l'actionnement de disjoncteurs à haute tension, dans lesquels un élément élastique coopère avec un piston accumulateur mobile guidé à l'intérieur d'un bloc hydraulique. Les dispositifs d'entraînement hydromécaniques à ressort accumulateur d' énergie comportent généralement un vérin hydraulique. Un piston du vérin hydraulique est couplé à une tige de piston qui peut être déplacée par l'application d'une pression dans une chambre de pression. La tige de piston, à son tour, est reliée à un disjoncteur de puissance électrique de manière à permettre, par son déplacement, la commutation du disjoncteur de puissance électrique. Pour ouvrir le disjoncteur de puissance électrique, on applique une pression hydraulique dans la chambre de pression d'une façon telle, que la tige de piston se déplace vers une position correspondante. La pression dans la chambre de pression est fournie le plus souvent par un vérin pneumatique qui est couplé à un accumulateur d'énergie mécanique, comme par exemple un système à ressort. Pour la commutation du disjoncteur, on libère la force élastique agissant sur le vérin pneumatique, entraînant ainsi l'établissement d'une pression de travail ou de circuit, qui, grâce à une liaison hydraulique, est également présente dans la chambre de pression du vérin. Cette pression de travail dans la zone de pression entraîne le déplacement du piston et de la tige de piston associée du vérin différentiel. Afin de protéger les dispositifs d' entraînement hydromécaniques des disjoncteurs de puissance à haute tension contre des déclenchements intempestifs en cas de chute de pression au niveau du dispositif d'entraînement, on utilise habituellement un dispositif de verrouillage à encliquetage sous la forme d'un doigt d'arrêt qui bloque le piston dans une position « ON » (fermée) du disjoncteur. Lors de la mise en service ou lors d'opérations d'entretien ou encore lors de commutations douces, sans pression, dans lesquelles le piston est déplacé sans pression, il est nécessaire de désactiver le doigt d'arrêt pour éviter tout endommagement du dispositif d'entraînement hydromécanique. Lors des opérations d'entretien, lorsqu'on doit déplacer le piston du vérin lentement, sans pression, l'élément de verrouillage tente de s'opposer au déplacement. Il faut par conséquent désactiver préalablement le doigt d'arrêt, faute de quoi le dispositif de retenue à encliquetage agencé sous forme de doigt d'arrêt agit à l'encontre du mouvement exécuté. Si on néglige de le faire ou si le doigt d'arrêt est mal positionné, le mécanisme d'entraînement hydromécanique devient inutilisable. Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour objectif de proposer un dispositif de verrouillage pour un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur d'un commutateur à moyenne ou à haute tension, plus particulièrement d'un disjoncteur de puissance d'une installation de commutation à isolation gazeuse, qui corrige les inconvénients mentionnés de l'état de la technique et permet d'éviter un endommagement du mécanisme d'entraînement en cas d'erreur de manipulation et d'économiser du temps en rendant superflue l'activation - désactivation du doigt d' arrêt. L'invention concerne également un mécanisme d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur pour un disjoncteur de puissance à moyenne ou à haute tension équipé du dispositif de verrouillage selon l'invention. Cet objectif est atteint conformément à l'invention par le fait qu'un doigt d'arrêt du dispositif de verrouillage ou d'arrêt est disposé perpendiculairement au piston de travail, est écarté dudit piston de travail par un dispositif d'arrêt placé à l'extrémité du doigt d'arrêt tournée vers le piston de travail et repousse ainsi le système de ressort accumulateur, que lors d'une chute de pression dans les première et deuxième zones de pression, seule la force élastique du système de ressort accumulateur continue d'agir sur le doigt d'arrêt, que le doigt d'arrêt repousse le dispositif d'arrêt dans une découpe aménagée dans le piston de travail et que lorsque la force de retenue du système de ressort accumulateur est dépassée, le piston de travail repousse le doigt d'arrêt, l'élément de blocage conformé en rouleau ou en galet et monté à rotation sur un axe cylindrique roulant en direction de la surface du piston de travail. Le dispositif de verrouillage selon l'invention pour un mécanisme d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur destiné à l'actionnement d'un disjoncteur de puissance à haute ou moyenne tension comprend un piston qui est guidé à l'intérieur d'une chambre axiale aménagée dans un corps ou vérin de travail, et un système de ressort accumulateur agissant en ressort de compression qui met un fluide en pression lorsque le disjoncteur de puissance est fermé. Le dispositif de verrouillage comporte également une première zone de pression et une deuxième zone de pression, qui sont soumises à une pression élevée lorsque le disjoncteur de puissance est fermé, et une troisième zone de pression, sans pression, lorsque le disjoncteur de puissance est fermé. Conformément à l'invention, il est prévu un doigt d'arrêt qui est disposé perpendiculairement au piston de travail et qui présente un dispositif d'arrêt à son extrémité tournée vers le piston de travail. Lorsque le disjoncteur de puissance se trouve à l'état fermé, le doigt d'arrêt et le système de ressort accumulateur sont écartés du piston de travail ; le doigt d'arrêt n'est pas en prise avec le piston de travail, et par conséquent ne bloque pas celui-ci. Lors d'une chute de pression dans les première et deuxième zones de pression du vérin de travail, seule la force élastique du système de ressort continue d'agir sur le doigt d'arrêt et le dispositif d'arrêt coopérant avec celui-ci. La force élastique du système de ressort accumulateur repousse alors le dispositif d'arrêt prévu sur le doigt d'arrêt dans une découpe aménagée dans le profil extérieur du piston de travail, laquelle découpe est de préférence conformée en gorge. Lorsque la force de retenue du système de ressort accumulateur, c'est-à-dire la force axiale résultant du ressort de compression du système de ressort accumulateur exercée sur le piston de travail, est dépassée, le piston de travail repousse le doigt d'arrêt, par exemple un axe cylindrique ou un élément monté rotatif sur le doigt d'arrêt roulant sur la surface du piston de travail sans endommager celle-ci. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'élément rotatif conformé en rouleau ou en galet, qui lors d'une baisse de pression pénètre dans la découpe, est guidé par l'axe cylindrique dans un trou allongé du doigt d'arrêt. L'élément rotatif est ainsi tenu, le rouleau peut tourner librement et l'élément rotatif est retenu lorsqu'il ne se trouve pas en contact avec le piston de travail. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le doigt d'arrêt comporte sur sa face tournée vers le piston de travail un élément d'appui, qui coopère avec le rouleau ou le galet monté tournant. L'élément d'appui sert de contre-appui pour l'élément rotatif conformé en rouleau ou en galet afin que l'axe cylindrique dont le diamètre est faible ne soit pas chargé. L'élément d'appui ainsi que le rouleau ou le galet sont réalisés en un métal durci. La réalisation de l'élément d'appui sous forme d'élément séparé permet de simplifier et la fabrication et de réduire les coûts de fabrication. L'invention, les avantages procurés par celle-ci ainsi que divers agencements sont décrits de manière détaillée dans ce qui suit à l'aide d'exemples de réalisation en faisant référence aux dessins sur lesquels : -la figure 1 est une vue partielle, en coupe schématique, d'un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur d'énergie comportant un dispositif de verrouillage selon un mode de réalisation de l'invention pour un disjoncteur de puissance d'une installation de commutation à haute tension à isolation gazeuse ; et -la figure 2 est une autre vue en coupe schématique du dispositif de verrouillage selon l'invention du dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur pour le disjoncteur de puissance à haute tension. La figure 1 représente une vue partielle, en coupe schématique, d'un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur comportant un dispositif de verrouillage selon un mode de réalisation de l'invention pour un disjoncteur de puissance d'une installation de commutation à haute tension à isolation gazeuse comprenant un vérin de travail 9, dans lequel un piston de travail 1 est guidé à l'intérieur d'une chambre axiale, ainsi qu'un système de ressort accumulateur 6 qui agit en ressort de compression et commande le déplacement d'un doigt d'arrêt 5. Une plaque de fermeture 8 ferme de manière étanche le vérin de travail 9. Un système de ressort non représenté du dispositif d'entraînement à ressort accumulateur met un fluide sous pression lorsque le disjoncteur est fermé. Le fluide mis sous pression par le système de ressort du dispositif d'entraînement à ressort accumulateur tend le ressort de compression 6. Le vérin de travail 9 comporte une première zone de pression 21 et une deuxième zone de pression 22 qui sont alimentées avec une pression de travail ou une pression de circuit. Lorsque le piston de travail 1 se trouve dans la position représentée à la figure 1, les première et deuxième zones de pression 21, 22 communiquent entre elles via la soupape principale. Le piston de travail 1 disposé dans la zone de déplacement définie par la chambre axiale du vérin de travail 9 peut être déplacé en fonction d'une différence pression entre les zones de pression 21, 22. Lorsque le disjoncteur de puissance est fermé, la première zone de pression 21 et la deuxième zone de pression 22 sont soumises à une pression élevée. Une troisième zone de pression 23 qui coopère avec le dispositif de ressort accumulateur 6 est en permanence sans pression. Perpendiculairement au piston de travail 1 est disposé un doigt d'arrêt 5 qui est écarté du piston de travail 1 par un dispositif d'arrêt 2,3,4 disposé sur la face du doigt d'arrêt 5 tournée vers le piston de travail 1 et le dispositif de ressort accumulateur 6. Le dispositif d'arrêt 2,3,4 dans ce cas n'est pas en prise avec le piston de travail et ne bloque pas celui-ci. Le dispositif d'arrêt 2,3,4 comprend un élément conformé en rouleau ou en galet 2 qui est monté à rotation sur un axe cylindrique 3 et coopère avec un élément d'appui 4 qui est placé sur la face du doigt d'arrêt 5 tournée vers le piston de travail 1. Le doigt d'arrêt 5 est guidé dans un élément d'obturation 7, le guidage empêchant par complémentarité de formes la rotation du doigt d'arrêt 5 et du dispositif d'arrêt 2,3,4 et garantissant toujours un engagement correct du rouleau 2 dans la gorge ou la découpe 10 dans le piston de travail 1. Lors d'une chute de pression dans les première et deuxième zones de pression 21, 22, par exemple provoquée par des fuites, ou lors d'opérations d'entretien de l'entraînement du disjoncteur de puissance, seule la force élastique du dispositif de ressort accumulateur 6 continue d'agir sur le doigt d'arrêt 5, lequel repousse le dispositif d'arrêt 2,3,4 dans la gorge 10 prévue dans le piston de travail 1, empêchant alors un déplacement intempestif du piston de travail 1 sollicité par une force extérieure. La pression du gaz isolant présent sans le module de disjoncteur de puissance de l'installation de commutation à isolation gazeuse engendre une poussée sur la tige de piston ou la tige de commutation et par suite sur le piston de travail. Si la force extérieure est supérieure à la force de retenue du ressort de compression du dispositif de ressort accumulateur 6, le piston de travail 1 repousse le doigt d'arrêt, l'élément 2 conformé en rouleau ou en galet monté rotatif sur l'axe cylindrique 3 roulant sur la surface du piston de travail 1 sans endommager celui-ci. Ainsi de manière avantageuse, le piston de travail 1 n'est pas endommagé lorsque le rouleau 2 monté à rotation sur l'axe cylindrique 3 se déplace sur la surface du piston de travail 1. Avec un doigt d' arrêt rigide courant, le processus précédemment décrit provoquerait une formation de copeaux par suite du frottement du doigt d'arrêt sur le piston de travail et par conséquent un endommagement intérieur de l'entraînement. Le doigt d'arrêt 5 mobile précédemment décrit évite un endommagement de l'entraînement en cas d'erreur de manipulation et permet d'économiser le temps qui serait nécessaire pour activer et désactiver le doigt d'arrêt connu. Conformément à un agencement avantageux du dispositif de verrouillage selon l'invention, le rouleau ou le galet 2 et la gorge 10 sont agencés dans la surface extérieure du piston de travail 1 de manière à obtenir une surface de contact aussi grande que possible lors de l'engagement du rouleau ou du galet 2 dans la gorge 10. Le rouleau ou le galet 2 présente une courbure adaptée à la surface de contact dans le piston de travail 1. On obtient ainsi une ligne de contact à la place d'un minuscule point de contact, et on augmente la surface de contact. Du fait de la plus grande surface de contact, la pression de surface des deux composants 1,2 en contact diminue. Dans la vue en coupe de la figure 1 passant par le rouleau ou le galet 2, on voit clairement la forme circulaire de la gorge 10 sur laquelle roule le rouleau ou le galet 2. Un premier joint 11 sépare la première zone de pression 21 de la troisième zone de pression 23 et un autre joint 12 sépare la troisième zone de pression 23 de l'environnement. Lorsque le disjoncteur de puissance est fermé, la première zone de pression 21 est soumise à une pression élevée, tandis que la troisième zone de pression 23 est sans pression. Un guidage du rouleau 2 par le biais de l'axe cylindrique 3 dans une rainure du doigt d'arrêt 5 maintient le rouleau en position, permet la libre rotation et empêche le rouleau de tomber tant qu'il n'est pas en contact avec le piston de travail 1. Des surfaces de butée 13 à l'intérieur du vérin de travail 9 empêchent le doigt d'arrêt 5 d'avancer trop profondément dans le piston de travail 1. Une autre vue en coupe schématique du dispositif de verrouillage selon l'invention pour le dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur pour un disjoncteur de puissance à haute tension est présentée à la figure 2. De manière avantageuse, dans celui-ci, le contact est élargi grâce à la courbure du galet ou du rouleau 2. Liste des références 1 piston de travail 2 élément monté à rotation, rouleau, galet 3 axe cylindrique 4 élément d'appui 5 doigt de verrouillage, doigt d'arrêt, élément d'arrêt, 6 ressort de compression, système de ressort accumulateur d'énergie 7 élément d'obturation 8 élément de fermeture, plaque de fermeture 9 carter étanche à la pression, vérin de travail 10 découpe, gorge 11 premier joint, joint haute-pression 12 autre joint, joint basse-pression 21 première zone de pression 22 deuxième zone de pression 23 troisième zone de pression REVENDICATIONS1. Dispositif de verrouillage pour un dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur pour l'actionnement d'un disjoncteur à moyenne ou à haute tension, comportant un piston de travail (1), qui est guidé dans une chambre axiale aménagée dans un corps ou un cylindre de travail (9), ainsi qu'un système de ressort accumulateur (6) agencé sous la forme d'un ressort de compression, qui coopère avec un doigt d'arrêt (5), ledit dispositif de verrouillage comprenant une première zone de pression (21) et une deuxième zone de pression (22) soumises à une pression élevée lorsque le disjoncteur de puissance est fermé, ainsi qu'une troisième zone de pression (23) sans pression, caractérisé en ce que - le doigt d'arrêt (5) qui est disposé perpendiculairement au piston de travail (1) est écarté dudit piston de travail (1) par un dispositif d'arrêt (2, 3, 4) disposé à l'extrémité du doigt d'arrêt (5) tournée vers le piston de travail (1) et repousse ainsi le système de ressort accumulateur (6) - lors d'une chute de pression dans les première et deuxième zones de pression (21, 22) seule la force élastique du système de ressort accumulateur (6) continue d'agir sur le doigt d'arrêt (5), - le doigt d'arrêt (5) repousse le dispositif d'arrêt (2,3,4) dans une découpe (10) aménagée dans le piston de travail (1) et - lorsque la force de retenue du système de ressort accumulateur (6) est dépassée, le piston de travail (1) repousse le doigt d'arrêt (5), l'élément (2) conformé en rouleau ou en galet et monté à rotation sur un axe (3) cylindrique roulant sur la surface du piston de travail (1). 2. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors d'un dépassement de la force de retenue du système de ressort accumulateur (6), le piston de travail (1) repousse le doigt d'arrêt (5), l'élément (2) conformé en rouleau ou en galet et monté rotatif sur un axe (3) cylindrique roulant sur la surface du piston de travail (1). 3. Dispositif de verrouillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rouleau ou galet (2) avec son axe cylindrique (3) est guidé dans une rainure du doigt d'arrêt (5), ce qui permet une libre rotation du rouleau ou du galet (2) et empêche le rouleau ou le galet (2) de tomber tant que ledit rouleau ou galet (2) n'est pas en contact avec le piston de travail (1). 4. Dispositif de verrouillage selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la découpe aménagée dans le profil extérieur du piston de travail (1) est une gorge (10). 5. Dispositif de verrouillage selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le doigt d'arrêt (5) comporte sur sa face tournée vers le piston de travail (1) un élément d'appui (4) qui coopère avec le rouleau ou le galet (2) monté tournant. 6. Dispositif de verrouillage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément d'appui (4) et le galet (2) sont en métal durci. 7. Dispositif d'entraînement hydromécanique à ressort accumulateur pour un disjoncteur à moyenne ou haute tension équipé d'un dispositif de verrouillage selon une quelconque des revendications précédentes.