OPERATING MECHANISM FOR ELECTRICAL SWITCHING APPARATUSES WITH THREE SEPARATE POSITIONS

Abstract: 1. Operating mechanism for the movable part of a multipole switching and closing apparatus enclosed in an electrical cell and connected to connection cables, adapted to be in three separate stable positions during the operating course of the mechanism (10), namely a first position (F) for service and for closing of the contacts of the corresponding poles of the apparatus, a second intermediary position (O) for opening the contacts and isolating the cables and a third position (T) for connecting the cables to earth, the movable contacts engaging corresponding terminals at the earth potential, the cinematic chain of said operating mechanism comprising : - an energy storing spring (24) associated to a toggle assembly (35, 38) with a quick dead point passage provided with a lever (38) pivotally mounted on an axis (36) of an operating crank (35), - a transmission device (30) cooperating with the toggle assembly (35, 38) and secured to said movable part, - and locking means (66; 56, 60, 62; 72) of the transmission device (30) in each of the three apparatus positions (F, O, T), characterized in that the mechanism (10) further comprises a control member (44) adapted to be either in a rest position when said transmission device (30) is moved by the toggle assembly (35, 38) between said first and second positions (F, O), or in an active earthing position, said member (44) cooperating with said toggle assembly (35, 58) and with a first locking means (56, 62) in order to provide in the rest position a fixed appui point for the operating spring (24) and for latching the locking means (56, 62) when the transmission device (30) is arrived from said first position (F), into abutment into said second position (O), the movement of the control member (44) from the rest position towards the active position providing the unlocking of the locking means (56, 62) and a shifting of the appui point and of the action line of the compression biased spring (24) for moving the unlocked transmission device (30) from said second intermediary position (O) towards said third earthing position (T).

Description: l',ECAtIIStlE DE MAHOEUVRE POUR APPAREILLAGE DE COtlt!UTATIOll ELECTRIQUE A TROIS POSITIONS DISTINCTES. L'invention concerne un mécanisme de manoeuvre de 1' équi- page mobile d'un appareillage multipolaire, de coupure et d'enclenchement incorporé dans une cellule électrique en liaison avec des câbles de raccordement, et susceptible d'occuper trois positions distinctes stables durant la course de déplacement du mécanisme, à savoir une première position F de service et de fermeture des contacts des pôles correspondants de l'appareillage, une deuxième position 0 intermédiaire d'ouverture des contacts et d'isolement des câbles, et une troisième position T de mise à la terre des câbles par la venue en engagement des contacts mobiles avec des plots correspondants au potentiel de la terre, la chaine cinématique dudit mécanisme de manoeuvre comportant: : - un ressort accumulateur d'énergie, associé à un dispositif à genouillère à passage brusque de point mort pourvu d'un levier articulé sur un axe d'une manivelle de commande, - un élément de transmission coopérant avec le dispositif à genouillère et solidaire dudit équipage mobile, - et des moyens de blocage de l'élément de transmission dans chacune des trois positions F, O et T de l'appareillage. Un dispositif à genouillère du genre tumbler nécessite un parcours angulaire important de la manivelle de commande entre les positions F de fermeture et 0 d'ouverture. Le ressort d'actionnement est comprime à mi-course au voisinage du point mort de la genouillère, et se trouve partiellement détendu en positions F et O. On constate qu'il est difficile d'effectuer avec la même genouillère une course supplémentaire au-delà de la position O vers la position T de mise à la terre. Dans les mécanismes connus, on utilise généralement une commande additionnelle de mise à la terre indépendante de la genouillère principale et il est alors indispensable de pré voir des interverrouillages entre les deux, ce qui complique la réalisation du mécanisme. Le but de l'invention consiste à remédier à ces inconvé'nients et à réaliser un mécanisme de manoeuvre simple et fiable comprenant une genouillère susceptible d'actionner l'appareillage entre les trois positions F, O et T. Le mécanisme est caractérisé par le fait qu'il comprend de plus un organe de commande susceptible de se trouver soit dans une position de repos lorsque l'élément de transmission est déplacé par le dispositif à genouillère entre les positions F et O, soit dans une position active de mise à la terre, ledit organe coopérant avec la genouillère et avec un premier moyen de blocage pour.former en position de repos un point d'appui fixe au ressort d'actionnement et assurer le verrouillage du moyen de blocage lors de la venue en butée de l'élément de transmission en position O à partir de la position F, le passage de l'organe de commande de la position de repos vers la position active provoquant le déverrouillage du moyen de blocage et une modification du point d'appui et de la ligne d'action du ressort sollicité en compression pour entraîner l'élément de transmission débloqué depuis la position O intermédiaire vers la position T de mise à la terre. Selon une caractéristique de l'invention, l'organe de commande comprend une manivelle de mise à la terre dotée d'un axe monté à coulissement dans une glissière du levier de la genouillère pour constituer ledit point d'appui du ressort dont la ligne d'action est confondue avec la direction longitudinale du levier. Selon une autre caractéristique de l'invention, une tringle de liaison est agencée entre la manivelle de mise à la terre et le premier moyen de blocage de l'élément de transmission pour immobiliser la manivelle et ledit moyen de blocage respectivement en positions de repos et de verrouillage lorsque l'organe de transmission se déplace alternativement entre les p.o-sitions F et O et pour transmettre successivement des ordres de déverrouillage et de verrouillage audit premier moyen de blocage lors du passage de la manivelle de la posi#tion de repos à la position active et inversement, permettant l'entrainement de l'organe de transmission respectivement de la position O vers la position T de mise à la terre, puis en sens inverse de la position T vers la position O. Selon un développement de l'invention, un verrou assure le blocage de la came en position F de fermeture lorsque l'axe de pivotement de la genouillère vient en butée du fond de la lumière après dépassement du point mort d'alignement des axes, la position de l'axe étant alors stable pour le maintien en compression maximum du ressort. Le mécanisme se trouve alors en position fermé - armé. Un dispositif de déclenchement, par exemple un déclencheur à percuteur d'un coupe-circuit à fusible combiné à l'organe de coupure, coopère avec le verrou pour provoquer le déblocage de la came qui pivote vers la position d'ouverture sous l'action de la détente du ressort. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente le schéma électrique d'une cellule équipée d'un appareillage électrique actionné par un mécanisme à trois positions; les figures 2 à 4 montrent le mécanisme de manoeuvre selon l'invention, respectivement en positions F de fermeture, O d'ouverture, et T de mise à la terre; la figure 5 représente une variante de réalisation du mécanisme en position fermé - armé. Sur la figure 1 est représenté schématiquement un mécanisme de manoeuvre 10 associé par un levier d'entrainement 12 en matériau isolant à l'équipage mobile d'un appareillage électrique 14 de coupure, notamment un interrupteur ou un disjoncteur multipolaire incorporé dans une cellule électrique à moyenne tension. L'appareillage 14 est inséré entre le jeu de barres 16 et les câbles de raccordement 18 de la cellule, chaque pale comprenant un contact mobile 20 susceptible d'occuper trois positions distinctes stables durant la course de déplaccment du mécanisme de manoeuvre 10, à savoir une première position F de service et de fermeture des contacts, une deuxième position 0 intermédiaire d'ouverture ou d'isolement, et une troisième position T de mise à la terre dans laquelle le câble 18 de la phase correspondante est relié électriquement par le contact mobile à un plot 22 au potentiel de la terre. Le contact mobile 20, en liaison électrique permanente avec le câble 18, est formé par un bras animé d'un mouvement de pivotement, mais il est entendu que le contact mobile de chaque pale pourrait être constitué par une broche coulissante montée à translation alternée entre les positions extrêmes F et T. Le mécanisme de manoeuvre 10 est du type tumbler à dépassement brusque de point mort par l'intermédiaire d'une genouillère associée à un ressort d'actionnement 24 unique permettant d'obtenir un déplacement rapide de l'équipage mobile de l'appareillage 14 doté d'un pouvoir de coupure durant la course F0 intervenant dans le sens horaire depuis la position F de fermeture vers la position 0 d'ouverture, et d'un pouvoir de fermeture durant les courses O F (sens inverse des aiguilles d'une montre depuis la position 0 vers la position F) et O T (sens horaire depuis la position 0 vers la position T). Selon l'invention, la chai#ne cinématique du mécanisme de manoeuvre 10 (fig. 2 à 4) d'un interrupteur est logé entre deux platines 26, 28 métalliques et comporte une came 30 de commande solidaire du levier d'entraînement 12 isolant de l'équipage mobile. La came 30 est montée folle sur un axe 32 transversal porté par les platines 26, 28 parallèles et est munie d'une lumière 34 curviligne en forme de croissant centré sur l'axe 32 de commande. La genouillère est formée par une manivelle 35 de manoeuvre assujettie à l'axe 32 et comprenant à son extrémité opposée un axe de pivotement 36 articulé sur un levier 38 de support du ressort d'actionnement 24. Ce dernier, du type à compression, prend appui sur un épaulement 40 fixe du levier 38 et sur un point d'application variable formé par un axe 42 d'une manivelle coudée 44 de commande de mise à la terre. L'axe 42 est susceptible de se déplacer dans une glissière 46 ou coulisse formée par un trou oblong du levier 38 et s'étendant selon la ligne d'action du ressort 24. La manivelle 44 de mise à la terre est montée à rotation sur un pivot 48 et reste immobile lors de la course de l'équipage mobile entre les positions F de fermeture et O d'ouverture. Une tringle de transmission ou de liaison 50 est reliée mécaniquement par l'une de ses extrémités à un maneton 52 de la manivelle 44 de mise à la terre et par son extrémité opposée a un maneton 54 d'une première manivelle 56 de verrouillage de la came 30 en position 0 d'ouverture. L'axe de pivotement 36 de la genouillère se déplace dans la lumière 34 pour comprimer le ressort 24 entre les-positions F et O. La manivelle de verrouillage 56 est montée folle sur un axe 58 transversal de support d'un levier de blocage 60 à galet 62 coopérant avec une face d'appui 63 de la came 30 en posi tion O d'ouverture. Un téton de déverrouillage 64 est agencé sur la manivelle 56 et coopère lors de la mise à la terre avec le levier de blocage 60 entrainé vers une position dé verrouillée de la came 30. Une deuxième manivelle 66 de ver rouillage de la came 30 en position de fermeture est montée à rotation sur un axe 68 et est sollicitée dans le sens ho raire en appui contre une butée 72 par l'intermédiaire d'un ressort de traction 70. La manivelle 66 comprend un taquet 74 venant en engagement avec une rampe 76 inclinée de la came 30 en position F de fermeture. Le fonctionnement du mécanisme de manoeuvre 10 selon les figures 2 à 4 est le suivant En position F de fermeture de l'interrupteur illustrée à la figure 2, la came 30 de commande du levier d'entrainement 12 se trouve en appui stable contre l'axe 68 de la deuxième manivelle 66 de verrouillage et est maintenue dans cette position par le ressort 24 associé à la genouillère et par le taquet 74 en butée contre la rampe 76. La manivelle 66 est bloquée contre la butée 72 L'axe de pivoteent 36 de la genouillère est positionné dans le fond 80 de la lumière 34 au voisinage de l'axe 68, et le levier 38 est sensiblement perpendiculaire à la manivelle 35 de manoeuvre. L'ouverture de l'interrupteur s'opère après engagement d'un levier de manoeuvre (non représenté) sur l'axe de commande 32 suivi d'une rotation de la manivelle 35 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche 0 (fig. 2). La came 30 reste immobile et maintient l'équipage mobile de l'interrupteur en position de fermeture jusqu'au rattrapage de la course angulaire de l'axe de pivotement 36 dans la lumière 34 curviligne. En position instable d'alignement des axes 32, 36 et 42 de la genouillère, le ressort 24 d'actionnement est comprimé au maximum grâce au coulissement de la glissière 46 du levier 38 sur l'axe 42. Après dépassement du point mort, l'axe 36 est en appui contre le fond 82 de la lumière 34, et la détente du ressort 24 provoque le pivotement de la came 30 dans le sens indiqué par la flèche 0, entraînant sous l'action de la force d'appui de la rampe inclinée 76 sur le taquet 74, le bas culen,c:nt automatique de la manivelle 66 de verrouillage autour de l'axe 68 et dans le sens inverse des aiguilles. d'une montre. Il en résulte une ouverture brusque des contacts de l'interrupteur. La figure 3 représente le mécanisme 10 en position 0 d'ouverture de l'interrupteur. La manivelle de verrouillage 66 est maintenue écartée de la butée 72 à l'encontre de la force du ressort 70 par la réaction du secteur 84 circu laire de la came 30 sur le taquet 74. La face d'appui 63 de la came 30 est en butée contre le galet 62 du levier de blocage 60 en position verrouillée. Le ressort 24 est encore faiblement comprimé pour assurer le maintien stable de la came 30 dans la position 0, sans pour autant transmettre un choc au levier de blocage 60 en fin de course d'ouverture. Une fermeture de l'interrupteur à partir de la position O précédente intervient après engagement du levier de manouvre sur l'axe 32, suivi d'une rotation de la manivelle 35 dans le sens horaire indiqué par la flèche F (fig. 3). Le ressort 24 est recomprimé au passage de point mort de la genouillère lorsque l'axe de pivotement 36 arrive au voisinage du fond 80 de la lumière 34. L'entrainement de la came 30 par l'axe 36 provoque ensuite une fermeture brusque de l'interrupteur sous l'action de la détente du ressort 24. Le mécanisme 10 revient ensuite dans la position représentée à la figure 2. Durant la course angulaire alterné entre les positions 0 et F les manivelles 44, 56 et la tringle de transmission 50 restent immobiles. Une mise¯¯à la terre des câbles 18 de la cellule par la venue en butée des contacts mobiles 20 avec les plots 22 des pales correspondants s'effectue à partir de la position 0 d'ouverture (fig. 3) par la rotation dans le sens horaire (voir flèche T) de la manivelle de mise à la terrc 44 commandée manuellement par le levier de manoeuvre (non représenté) engagé sur le pivot 48. Durant cette rotation de la manivelle 44, l'axe 42 tourne d'un quart de tour dans le sens horaire autour du pivot 48 entrainant une modification du point d'appui du ressort 24 dans la glissière 46 du levier 38. Il en résulte d'une part la compression du ressort 24 d'actionnement qui était faiblement bandé en fin d'ouver ture et d'autre part un redressement du levier 38 de la genouillère et de la ligne d'action du ressort 24 favorable à un pivotement brusque au-delà de la position O de la manivelle 35 d'entrainement de la came 30. Lors de la rota tion dans le sens T de la manivelle 44 de mise à la terre, la tringle de transmission 50 provoque le basculement de la première manivelle 56 de verrouillage dont le téton 64 entraine le levier de blocage 60 vers le bas en position déverrouillée. La libération du galet 62 due au déverrouillage du levier 60 rend ensuite possible le pivotement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre de la came 30 vers la position T de mise à la terre illustrée à la figure 4. Dans cette position T, le ressort 24 sollicite le. came 30 en appui stable contre la butée 72 par l'intermédiaire du levier 60 et de la manivelle 56 en position déverrouillée. Le retour du mécanisme 10 de la position T de mise à la terre vers la position intermédiaire O d'ouverture est commandé par la rotation inverse de la manivelle 44 (voir sens O T de la flèche, fig. 4) vers sa position d'origine illustrée à la fig. 2 ou 3. La tringle de transmission 50 provoque la rotation de la manivelle 56 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre vers la position verrouillée, et le galet 62 du levier de blocage 60 entraîne la came 30 par une manoeuvre lente dans le sens horaire Jusqu'à la position intermédiaire O d'ouverture (fig. 3). La figure 5 représente une variante du mécanisme 10 permettant la fermeture de l'appareil suivie d'une opération d'accumulation de l'énergie du ressort d'actionnement 24 et d'accrochage de la commande dans une position fermée-armée prête à ouvrir. Pour réaliser cette fonction complémentaire il suffit d'associer un verrou 90 à la deuxième manivelle 66 de verrouillage de la came 30. Le verrou 90 comporte un levier d'accrochage 92 monté à pivotement sur un axe 94 et coopérant par son extrémité 96 libre avec un bec de retenue 98 pour maintenir la deuxième manivelle 66 en appui contre la butée 72. En position fermée-armée, le ressort 24 est comprimé au maximum et l'axe de pivotement 36 de la genouillère vient en butée du fond 82 de la lumière 34 après dépassement du point mort d'alignement des axes de la genouillère. La position de l'axe 36 est stable grâce au verrouillage de la manivelle 66 par le verrou 90. La came 30 est sollicitée par le ressort 24 en rotation vers la position 0, mais cette rotation est empêchée par le verrouillage de la manivelle 66 dont le taquet 74 est en appui avec la rampe 76 de la came 30. Un dispositif de déclenchement (non représenté), formé par exemple par un déclencheur. à percuteur sensible à la fusion d'un fusible associé à chaque pale de l'interrupteur, coopère avec le levier 92 du verrou 90 en faisant tourner l'axe 94 dans le sens horaire indiqué par la flèche D. Cet ordre de déclenchement assure le déverrouillage de la manivelle 66 qui s'écarte de la butée 72 en tournant autour de l'axe 68 sous l'effet de la réaction due à la pente de la rampe 76 sur le taquet 74. Il en résulte le déblocage de la came 30 qui pivote vers la position O intermédiaire (fig.3) en assurant l'ouverture brusque de l'interrupteur. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences mécaniques et électriques.

Claims: Revendications 1. Mécanisme de manoeuvre de l'équipage mobile d'un appareillage multipolaire de coupure et d'enclenchement incorporé dans une cellule électrique, en liaison avec des câbles de raccordement et susceptible d'occuper trois positions distinctes stables durant la course de déplacement du mécanisme (10), a' savoir une première position F de service et de fermeture des contacts des pales correspondants de l'appareillage, une deuxième position 0 intermédiaire d'ouverture des contacts et d'isolement des câbles, et une troisième position T de mise à la terre des câbles par la venue en engagement des contacts mobiles avec des plots correspondants au potentiel de la terre, la chaîne cinématique dudit mécanisme de manoeuvre comportant - un ressort accumulateur d'énergie (24), associé à un dispositif à genouillère (35, 38) à passage brusque de point mort pourvu d'un levier (38) articulé sur un axe (36) d'une manivelle de commande (35), - un élément de transmission (30) coopérant avec le dispositif à genouillère (35, 38) et solidaire dudit équipage mobile, - et des moyens de blocage (66; 56, 60, 62; 72) de l'élément de transmission (30) dans chacune des trois positions F, O et T de l'appareillage, caractérisé par le fait que le mécanisme (10) comprend de plus un organe de commande (44) susceptible de se trouver, soit dans une position de repos lorsque l'élément de transmission (30) est déplacé par le dispositif à genouillère (35, 38) entre les positions F et 0, soit dans une position active de mise à la terre, ledit organe (44) coopérant avec la genouillère (35, 38) et avec un premier moyen de blocage (56, 62) pour former en position de repos un point d'appui fixe au ressort d'actionnement (24) et assurer le verrouillage du moyen de blocage (56, 62) lors de la venue en butée de l'élément de transmission (30) en position 0 à partir de la position F, le passage de l'organe de commande (44) de la position de repos vers la position active provoquant le déverrouillage du moyen de blocage (56, 62) et une modification du point d'appui et de la ligne d'action du ressort (24) sollicité en compression pour entrainer l'élément de transmission (30) débloqué depuis la position O intermédiaire vers la position T de mise à la terre. 2. Mécanisme de manoeuvre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de commande (44) comprend une manivelle (44) de mise à la terre dotée d'un axe (42) monté à coulissement dans une glissière (46) du levier (38) de la genouillère pour constituer ledit point d'appui du ressort (24) dont la ligne d'action est confondue avec la direction longitudinale du levier (38'). 3. Mécanisme de manoeuvre selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une tringle de liaison (50) est agencée entre la manivelle (44) de mise à la terre et le premier moyen de blocage (56, 62) de l'élément de transmission (30) pour immobiliser la manivelle (44) et ledit moyen de blocage 56, 62) respectivement en positions de repos et de verrouillage lorsque l'organe de transmission (30) se déplace alternativement entre les positions F et O et pour transmettre successivement des ordres de déverrouillage et de verrouillage audit premier moyen de blocage lors du passage de la manivelle (44) de la position de repos à la position active et inversement permettant l'entraînement de l'organe de transmission (30) respectivement de la position O vers la position T de mise à la terre, puis en sens in verse de la position T vers la position 0. 4. Mécanisme de manoeuvre selon la revendication 3, carac térisé par le fait que ledit premier moyen de blocage com porte une manivelle de verrouillage (56) montée folle sur un axe (58) et comprenant un maneton (54) articulé sur la tringle de liaison (50), et un téton de déverrouillage (64) coopérant avec un levier de blocage (60) monté sur l'axe (58) et dont i'extrémité libre sert de butée à l'organe de transmission (30) en position 0 d'ouverture. 5. Mécanisme de manoeuvre selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé par le fait que ledit organe de transmission est équipé d'une came (30) montée folle sur un axe (32) support de la manivelle (35) du dispositif à genouillère dont l'axe de pivotement (36) est guidé dans une lumière (34) curviligne de la. came (30) permettant la compression de ressort d'actionnement (24) au passage de point mort de la genouillère lorsque le mécanisme (10) est actionné entre les positions O et F. 6. mécanisme de manoeuvre selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la came (30) comporte une face d'arrêt (63) venant en butée du levier de blocage (60) en position verrouillée de la manivelle de verrouillage (56) lorsque la came (30) arrive vers la position 0 en provenance de la position F. 7. Mécanisme de manoeuvre selon la revendication 5 ou 6, comprenant une deuxième manivelle (66) de verrouillage de la came (30) en position F de fermeture, caractérisé par le fait que la came (30) est dotée d'une rampe (76) coopérant avec un taquet (74) de la manivelle (66) pour provoquer le déverrouillage de cette dernière après dépassement du point mort de la genouillère lorsque la came (30) est actionnée vers la position O intermédiaire. 8. Mécanisme de manoeuvre selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une même butée (72) sert d'appui d'une part à la deuxième manivelle (66) de verrouillage de la came (30) en position F de fermeture, et d'autre part à la première manivelle (56) en position déverrouillée lors de l'actionnement de la came (30) vers la position T de mise à la terre. 9. Mécanisme de manoeuvre selon l'une des revendications 7 et 8, autorisant l'accrochage de la commande dans une position de. fermeture des contacts et d'armement du ressort (24), caractérisé par le fait qu'un verrou (90) est associé à la deuxième manivelle (66) pour bloquer cette dernière en position verrouillée telle que la came (30) reste en position F de fermeture lorsque l'axe de pivotement (36) de la genouillère vient en butée du fond (82) de la lumière (34) après dépassement du point mort d'alignement des axes (32, 36, 42), la position de l'axe (36) étant alors stable pour le maintien en compression maximum du ressort (24). 10. mécanisme de manoeuvre selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un dispositif de déclenchement coopère, lors de l'apparition d'un défaut sur le réseau, avec le verrou (90) pour assurer le déverrouillage automatique de la deuxième manivelle (66) et le déblocage de la came (30) qui pivote vers la position 0 intermédiaire, sous l'action de la détente du ressort (24).

Inventors: FERTON, JEAN-YVES, MICOUD, ROBERT
Applicants: MERLIN GERIN
Application year: 1982
Main classification: H01H3
IPC codes: H01H3, H01H33