Brevet FR3059460A1 — publié le 20180601

DESCRIPTION L'invention concerne le domaine des disjoncteurs différentiels, notamment les disjoncteurs différentiels pour habitations résidentielles. Lors d'un court-circuit sur un disjoncteur différentiel selon l'état de la technique, un arc électrique apparaît entre le contact mobile et la pastille de contact magnétique situés côté phase et neutre. Des projections de matières et de carbone en fusion polluent très fortement la zone de la chambre de coupure au passage de l'arc électrique entre la tôle magnétique et la tôle thermique. En effet, les contacts ou pastilles sont généralement composées de carbone et de métaux ou d'alliages métalliques qui se détériorent et se vaporisent sous l'effet de la chaleur créée lors de la formation de l'arc électrique. Des gaz, poussières et particules indésirables se forment donc à chaque fois qu'un arc est généré, la nature et la quantité de ces derniers dépendant également de la tension ou de l'ampérage du dispositif en question. Dans les appareils connus, ces substances sont généralement évacuées sous la pression et/ou chaleur des gaz formés à travers des canaux, chicanes, rigoles et ouvertures spécialement prévues. Dans le cadre de certains essais normatifs, une tenue diélectrique de 1500 V entre les contacts ouverts est exigée pendant 1 minute. Or les disjoncteurs actuels ne présentent qu'une tenue diélectrique limitée. Ceci est notamment dû à une accumulation trop importante des polluants solides précités dans cette zone sensible et/ou à une distance d'isolement électrique insuffisante entre les différentes parties actives conductrices. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. A cet effet elle a pour objet une chambre de détente d'arc électrique pour appareillage de coupure électrique de type disjoncteur électrique à boîtier en matériau isolant moulé, ladite chambre de détente étant délimitée transversalement par des parois latérales dudit boîtier et contenant un système de contacts mobiles séparables, caractérisée en ce que la chambre de détente d'arc comprend, en tant que moyens de guidage de l'arc électrique vers une chambre d'extinction d'arc à laquelle elle est reliée, une paire de joues isolantes rapportées s'étendant parallèlement l'une à l'autre dans le sens de déplacement de l'arc électrique et dont au moins une partie de leurs extrémités forment, au moins au niveau desdits contacts 3059460 - 2 - mobiles assemblés et avec lesdites parois latérales dudit boîtier, des poches latérales destinées à recueillir et à immobiliser les particules de matières polluantes générées lors de la formation de l'arc électrique lorsque lesdits contacts mobiles se séparent. 5 Elle a également pour objet un disjoncteur différentiel présentant au moins une chambre de détente d'arc électrique selon l'invention. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre 10 d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue extérieure et en perspective d'un disjoncteur différentiel selon l'invention ; - les figures 2a et 2b sont des vues en coupe d'un disjoncteur 15 selon la figure 1, montrant les organes intérieurs essentiels et notamment une vue en coupe de la chambre de détente selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective plongeante, agrandie d'une partie de la chambre de détente selon l'invention ; 20 - la figure 4 est un agrandissement montrant une vue en coupe d'un joue faisant partie de la chambre de détente selon l'invention dans une partie du boîtier du disjoncteur ; et - la figure 5 est un agrandissement montrant une vue en 25 coupe de l'autre joue faisant partie de la chambre de détente selon l'invention dans l'autre partie du boîtier du disjoncteur. Comme on le voit sur la figure 1 le disjoncteur différentiel selon l'invention se compose d'un boîtier 2 en plastique moulé comportant 30 des parois, notamment des parois latérales 3, qui peuvent être externes ou internes (par ex. des entretoises non visibles ici). Il comporte en outre les moyens et organes usuels équipant ce type de produit, notamment une partie magnétique et une partie thermique internes formant un système de coupure à contacts mobiles séparables et un levier de commande externe représenté ici en position basse. A l'intérieur dudit boîtier 2, comme on le voit sur la figure 2a, deux contacts mobiles 4, 5 (bras mobile et pastille magnétique côté phase et 3059460 - 3 - neutre) sont dissociables. Lors d'un court-circuit accidentel ou d'une interruption volontaire du courant via le levier externe par un opérateur, les contacts mobiles 4, 5 sont dissociés créant ainsi un arc électrique qui est d'autant plus important que les voltages/ampérages sont élevées et qui, par 5 l'effet de la chaleur et de la puissance dégagées, génère une quantité non négligeable de particules, poussières et gaz indésirables car de nature à augmenter la conduction électrique alors que l'arc doit être évacué vers et neutralisé au mieux dans une chambre dite d'extinction qui se situe généralement dans le prolongement de la chambre de détente (aussi appelée 10 chambre de formation) d'arc 1. Pour remédier à ce phénomène, et conformément à la présente invention, on prévoit une chambre de détente 1 d'arc électrique pour appareillage de coupure électrique de type disjoncteur électrique à boîtier 2 en matériau isolant moulé, ladite chambre de détente 1 étant délimitée 15 transversalement par des parois latérales 3 dudit boîtier 2 et contenant un système de contacts mobiles 4, 5 séparables, caractérisée en ce que la chambre de détente 1 d'arc comprend, en tant que moyens de guidage de l'arc électrique vers une chambre d'extinction 6 d'arc à laquelle elle est reliée, une paire de joues isolantes 7, 7' rapportées s'étendant parallèlement 20 l'une à l'autre dans le sens de déplacement de l'arc électrique et dont au moins une partie de leurs extrémités 8, 8' forment, au moins au niveau desdits contacts mobiles 4, 5 assemblés et avec lesdites parois latérales 3 dudit boîtier 2, des poches 9 latérales destinées à recueillir et immobiliser les particules de matières polluantes générées lors de la formation de l'arc 25 électrique lorsque lesdits contacts mobiles 4, 5 se séparent. En assemblant les deux parties représentées aux figures 2a et 2b on forme la chambre de détente complète 1 comme on le verra également plus en détail ci-après. Comme on peut le voir sur la figure 3, les parois latérales 3 sont d'une part la paroi extérieure du boîtier 2 et une entretoise interne de ce 30 dernier. Sur ces parois latérales 3 sont rapportées deux joues ou pièces 7, 7' en matière isolante (céramique, thermoplastique, notamment polyamide, thermodurcissable ou autre) qui peuvent être formées à part et assemblées par collage auxdites parois latérales 3. Ces pièces rapportées forment donc une sorte de paroi isolante de chaque côté de l'axe de déplacement de l'arc 35 électrique qui se forme créant ainsi une sorte de canal jusqu'à la chambre d'extinction 6 où l'arc meurt. 3059460 - 4 - Grâce aux poches 9 latérales formées, les polluants peuvent se déposer et y rester de sorte que l'environnement des contacts mobiles 4, 5 en soit dépourvu, garantissant ainsi une tenue diélectrique suffisamment élevée. Les dimensions et la forme des pièces mises en oeuvre dans un 5 endroit aussi restreint permettent, grâce à la chambre de détente selon l'invention d'optimiser les espaces libres non conducteurs d'électricité ce qui contribue également au maintien d'une bonne tenue diélectrique. Ainsi, la chambre de détente 1 selon l'invention est encore caractérisée en ce que les parois latérales 3 du boîtier 2 présentent, à 10 proximité du lieu où les contacts mobiles 4, 5 sont assemblés, au moins un renfoncement 10 contribuant à la formation des poches 9 latérales destinées à recueillir et immobiliser les particules de matières polluantes. Ces renfoncements sont particulièrement bien visibles sur la figure 3. Ils sont évidemment les plus efficaces quand ils sont localisés dans 15 la ou les zones où la production de polluants est la plus importante lors de la formation de l'arc de rupture et en particulier à hauteur ou au niveau de l'endroit où les contacts mobiles 4, 5 séparables sont normalement associés (en contact) l'un avec l'autre puisqu'il s'agit en quelque sorte du lieu de naissance de l'arc précité. Ceci est suggéré par la figure 3. 20 Avantageusement, la chambre selon l'invention est caractérisée en ce que le ou les renfoncements 10 sont moulés dans la matière isolante formant le boîtier 2. On peut ainsi usiner ou mouler les parois latérales 3 de la façon souhaitée. De manière préférée, le ou les renfoncements 10 comprennent 25 une ou plusieurs rainures, de préférence une ou plusieurs rainures en forme de U. De même, on préfère que chaque paroi latérale 3 présente un renfoncement 10 symétrique par rapport à la direction de déplacement de l'arc électrique. Selon une autre caractéristique chaque joue isolante 7, 7' 30 présente au moins un bord biseauté formant rebord. Avantageusement, le ou les bords présentent une forme de pointe ou de pointe aplatie. Sur la figure 3, on a représenté, à titre d'exemple, une pointe aplatie pour chaque joue isolante 7, 7'. Selon un autre aspect, chaque joue isolante 7 ,7' présente en 35 outre au moins une nervure 11 moulée suffisamment épaisse pour former avec son flanc latéral, une surface ou un espace supplémentaire 12 de dépôt de particules polluantes. 3059460 - 5 - Selon une autre caractéristique, les surfaces ou espaces supplémentaires 12 sont situés sur l'extrémité de la joue isolante 7, 7' opposée à celle faisant face à l'endroit où les contacts mobiles 4, 5 sont assemblés. De cette sorte, les polluants qui ne se déposent pas ou pas tout 5 de suite et qui seraient entraînés par les gaz ou courant d'airs avec l'arc vers la chambre d'extinction ont encore la possibilité de se déposer sur une surface (à l'instar d'un rebord) ou dans les creux des arêtes spécialement formées entre les différentes portions de parois et de s'y accumuler, toujours dans le but de réduire au maximum toute substance conductrice 10 présente au mauvais endroit et susceptible de créer des courts-circuits secondaires parasites. Enfin, l'invention a encore pour objet un disjoncteur différentiel présentant au moins une chambre de détente 1 d'arc électrique selon l'invention. L'invention est particulièrement utile dans des 15 disjoncteurs qui présentent des pastilles de contact avec des taux de carbone élevés, par exemple sur des calibres de 20 A à 40 A. En effet, ces pastilles vaporisent une quantité importante de polluants dans les chambres de coupure et qui se déposent également sur les parties actives et isolantes de l'appareil sur le pôle phase et neutre. Les poches 9 selon l'invention 20 spécialement dédiées à la collecte et à la rétention (dépôt) de polluants solides et les distances d'isolement relativement agrandies (par rapport à une conception ou un « design » classiques) permettent d'augmenter de manière significative les performances d'isolation électrique et de respecter les niveaux exigés par les normes les plus sévères. Les poches 9 qui 25 permettent la capture et (au moins en partie) la rétention des polluants résultent avantageusement de la combinaison de deux pièces dans le disjoncteur à savoir une partie de son enveloppe (parois externe et interne entretoises) et les pièces isolantes usuelles positionnées comme joues en regard des parties actives (contact fixe 4, contact mobile 5, tôle magnétique 30 supérieure et tôle thermique inférieure). L'invention est particulièrement avantageuse dans la mesure où la capture des polluants ne nécessite pas l'utilisation de composants supplémentaires. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications 35 restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Chambre de détente (1) d'arc électrique pour appareillage de coupure électrique de type disjoncteur électrique à boîtier (2) en matériau isolant moulé, ladite chambre de détente (1) étant délimitée transversalement par des parois latérales (3) dudit boîtier (2) et contenant un 5 système de contacts mobiles (4, 5) séparables, caractérisée en ce que la chambre de détente (1) d'arc comprend, en tant que moyens de guidage de l'arc électrique vers une chambre d'extinction (6) d'arc à laquelle elle est reliée, une paire de joues isolantes (7, 7') rapportées s'étendant parallèlement l'une à l'autre dans le sens de déplacement de l'arc électrique 10 et dont au moins une partie de leurs extrémités (8, 8') forment, au moins au niveau desdits contacts mobiles (4, 5) assemblés et avec lesdites parois latérales (3) dudit boîtier (2), des poches (9) latérales destinées à recueillir et à immobiliser les particules de matières polluantes générées lors de la formation de l'arc électrique lorsque lesdits contacts mobiles (4, 5) se 15 séparent. 2. Chambre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois latérales (3) du boîtier (2) présentent, à proximité du lieu où les contacts mobiles (4, 5) sont assemblés, au moins un renfoncement (10) contribuant à la formation des poches (9) latérales destinées à recueillir et 20 immobiliser les particules de matières polluantes. 3. Chambre selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ou les renfoncements (10) sont moulés dans la matière isolante formant le boîtier (2). 4. Chambre selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce 25 que le ou les renfoncements (10) comprennent une ou plusieurs rainures, de préférence une ou plusieurs rainures en forme de U. 5. Chambre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque paroi latérale (3) présente un renfoncement (10) symétrique par rapport à la direction de déplacement de l'arc 30 électrique. 6. Chambre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque joue isolante (7, 7') présente au moins un bord biseauté formant rebord. 3059460 -7- 7. Chambre selon la revendication 6, caractérisée en ce que le ou les bords présentent une forme de pointe ou de pointe aplatie. 8. Chambre selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que chaque joue isolante (7 ,7') présente en outre au moins une nervure (11) 5 moulée suffisamment épaisse pour former avec son flanc latéral, une surface ou un espace supplémentaire (12) de dépôt de particules polluantes. 9. Chambre selon la revendication 8, caractérisée en ce que les surfaces ou espaces supplémentaires (12) sont situés sur l'extrémité de la joue isolante (7, 7') opposée à celle faisant face à l'endroit où les contacts 10 mobiles (4, 5) sont assemblés. 10. Disjoncteur différentiel caractérisé en ce qu'il présente au moins une chambre de détente (1) d'arc électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.