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DISJONCTEUR.
La présente invention se rapporte à un disjoncteur.
Dans les disjoncteurs connus, on sépare, aussi brusquement que possible, deux extrémités de conducteurs, normalement en contact, im- mergées dans un fluide, soit liquide, soit gazeux,. Ce fluide se trouve alors, de ce fait, immédiatement ionisé et il se forme un arc dit de rupture qu'il est indispensable déteindre aussi rapidement que possible.
Un grand nombre de dispositifs ont été imaginés en vue de cette extinction de l'arc de rupture. Un a, par exemple, utilisé des disjoncteurs à huile dont certains types sont employés actuellement. hais ces disjoncteurs présentent certains inconvénients : encombrement considérable, prix de revient extrêmement élevé, risques d'incendie et difficultés d'ebtenir la coupure brusque et le réenclenchement rapide.
Un autre type de disjoncteur est le disjoncteur pneumatique comprimé. Dans cet appareil, des contacts reçoivent, immédiatement après leur séparation, un violent jet d'air comprimé qui, éliminant rapidement l'air ionisé, assure l'extinction rapide de l'arc.
Les disjoncteurs pnsumatiques offrent une excellente sécurité et assurent un fonctionnement extrêmement efficace. Ivialheureusement, ils présentent un certain nombre dinconvénients dont le principal est d'exi- ger une installation d'air comprimé très encombrante et qui doit débiter, sous une pression élevée, unjet dair dont la vitesse doit atteindre plusieurs centaines de mètres/seconde, ce qui entraîne Luie très grande dépense d'énergie et, par conséquent, des frais d'exploitation très élevés.
Par ailleurs, la distance séparant les contacts du disjoncteur, en position d'interruption du circuit, ne saurait supporter la tension totale sans la
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présence ae l'air comprimé. Or, le maintien d'une pression d'air comprimé, lorsque le circuit est interrompu, implique une grande complication. On est donc généralement obligé d-utiliser un sectionneur monté en série avec le disjoncteur et qui s'ouvre automatiquement après le fonctionnement de celui-ci.
La présente invention a pour objet un disjoncteur d'un type nouveau évitant tous les inconvénients précités-
Dans le disjoncteur suivant l'invention, le trajet de l'arc est interrompu par interposition entre les extrémités des conducteurs à séparer, d'une cloison diélectrique non plus fluide mais solide, c'est-à-dire en une matière qui n'est pas susceptible de s'ioniser.
Cette disposition permet déteindre l'arc de rupture sans avoir recours à aucune installation auxiliaire destinée, dans les disjoncteurs connus, à renouveler rapidement et continuellement le fluide diélectrique à mesure qu'il s'ionise et ceci jusqu9à extinction de l'arc.
Par ailleurs, suivant l'invention, ladite cloison est mobile entre deux positions dans l'une desquelles elle vient fermer, en prenant appui sur un élément fixe, un espace dans lequel aboutit l'un des condue- teurs à disjoncter, tandis que, dans l'autre position de ladite cloison mobile,ledit conducteur est relié, par une matière conductrice solide ou fluide, avec l'autre conducteur, des moyens de commande étant prévus pour amener la cloison mobile de la seconde à la première des positions préci- tées en un temps suffisamment court pour que l'échauffement produit par l'arc de rupture ne puisse avoir d'effet préjudiciable sur l'installation et pour ramener la cloison mobile de la première à la seconde des positions précitées.
Cette disposition offre un grand nombre d'avantages.
En particulier, l'utilisation d'un diélectrique solide supprime les inconvénients de l'ionisation et, par conséquent, la nécessité d'a- voir à renouveler#le diélectrique. Dautre part, un diélectrique fluide exige évidemment un récipient, tandis qu'un diélectrique solide permet de laisser, si on le désire, lun des conducteurs à l'air libre, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une enceinte isolante pour l'espace de disjonc- tion
Un disjoncteur suivant 1-'invention présente la même sécurité et la mène rapidité de fonctionnement, toutes choses égales d'ailleurs, qu'un disjoncteur à air comprimé et la suppression de l'installation d'air com- primé permet de réaliser une énorme économie.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'un des conduc- teurs à disjoncter est relié à une électrode fixe contre laquelle repose normalement un contact mobile relié à l'autre conducteur et ledit contact mobile est actionné à partir des moyens de commande de la cloison, de tel- ls manière qu'il s'écarte suffisamment du contact fixe pour permettre à ladite d'oison de venir prendre la position dans laquelle elle isole l'élec- trodc fixe.
Dans une forme d'exécution particulière, la cloison mobile est constituée par un clapet agencé de manière à venir recouvrir ou coiffer, en prenant appui sur un élément fixe, 1 électrode fixe précitée, de manière a isoler complètement celle-ci.
Suivant un mode de construction préféré, la cloison mobile et le contact mobile sont actionnés par un même mécanisme, lui-même actionné par les moyens de commande précités.
Suivant une disposition constructive préférée, la cloison mobile est actionnée par une tige coulissante et un embiellage relie cette tige au contact mobile, ledit embiellage étant agencé de telle manière que la par-
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tie de la course du contact mobile qui détermine l'écartement de celui-ci dans une mesure suffisante pour laisser passer la cloison mobile soit plus rapide que le reste de ladite course.
Grâce à cette disposition, on peut rapprocher considérablement les deux positions extrêmes de la cloison mobile étant donné qu'un faible déplacement de celle-ci, à partir de sa position extrême d'ouverture, suffit pour déterminer l'effacement du contact mobile.
Suivant une forme d'exécution, la cloison mobile et les contacts du disjoncteur sont enfermés dans une enceinte isolante que la fermeture de la cloison précitée sépare en deux compartiments étanches à l'électricité.
Les moyens de commande de la cloison diélectrique mobile peuvent varier dans de larges limites sans qu'on sécarte pour cela de l'esprit de l'invention.
Il est, toutefois, particulièrement prévu d'assurer cette commande dans le sens "disjonction" par un vérin et dans le sens du rétablissement du circuit- par des moyens élastiques de rappel. Ledit vérin peut, bien entendu, être, soit pneumatique, soit hydraulique. Toutefois, de pré- férence, on utilise comme fluide moteur de l'huile dont la source est constituée par un accumulateur oléo-pneumatiqueo
Ce mode de commande permet d'assurer un fonctionnement rapidé du disjoncteur de l'ordre du centième de seconde, en.n'utilisant qu'un très faible volume d'huile.
Suivant une disposition complémentaire, la tige du vérin est reliée à la cloison mobile par l'intermédiaire d'un dispositif amortisseur assurant la protection de ladite cloison contre des efforts anormaux du vérin.
Un autre avantage de la présence de ce dispositif amortisseur est qu'il permet de prévoir dans la transmission un léger jeu de façon que l'attaque de la cloison mobile par le vérin ne s'effectue que lorsque celui-ci a atteint sa pleine vitesse, ce qui réduit au minimum la durée de la course de fermeture de la cloison mobile.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés sur lesquels on a représenté, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins
La fig. 1 représente deux demi-coupes longitudinales axiales, perpendiculaires entre elles, d'un disjoncteur suivant l'invention.
La fig. 2 représente, également en coupe longitudinale axiale, un autre mode de réalisation dans lequel l'un des conducteurs à disjoncteur n'est pas isolé par rapport à l'atmosphère.
La fig. 3 est un schéma d'une installation de commande hydraulique d'un disjoncteur suivant l'invention,
Dans l'exemple représenté sur la fig. 1, la cloison mobile du disjoncteur suivant l'invention est constituée par un clapet 1 en matière diélectrique solide présentant un évidement cylindrique 2 par lequel le clapet 1, en position de fermeture, vient coiffer l'extrémité d'une électrode 3 montée en saillie vers l'intérieur dans 1?une des parois d'une enceinte isolante 4. Le clapet 1 est actionné, dans le sens de sa fermeture, par un organe coulissant 5 relié par une bielle 6 à un porte-contact basculant 7 articulé en 8 sur un élément 9 fixe par rapport à l'enceinte 4 et dans lequel, dans l'exemple représenté, coulisse l'organe 5 précité qui commande le clapet 1.
L'ouverture du clapet 1 est assurée par des moyens élastiques
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tels que les ressorts 11 qui, dans 1-'exemple représenté, viennent prendre appui dans le fond de l'évidement 2 du clapet 1, par l'intermédiaire d'éléments de guidage décrits plus loin de façon plus détaillée.
Dans la position d'ouverture du clapet 1 représentée sur la figure, le contact mobile 10 porté par le support 7 repose dans un petit évidement 12 ménagé à cet effet sur la périphérie de l'extrémité intérieure de l'électrode 3, évidement dans le fond duquel ledit contact mobile 10 est maintenu, sous Inaction des ressorts de rappel 11, par l'intermédiaire des organes de guidage précités, du clapet 1, de l'organe coulissant 5 et de la bielle 6.
Dans l'exemple représenté, la commande du clapet 1, par l'intermédiaire de l'organe coulissant 5, est assurée à partir d'un vérin (non représenté) qui peut être commandé de la manière décrite plus loin à propos de la fig. 3. La tige 13 dudit vérin agit sur l'organe coulissant 5 par l'intermédiaire d'un dispositif amortisseur comportant des moyens élastiques tels que les ressorts 14 propres à absorber des efforts anormaux qui viendraient à se produire dans le vérin et par l'intermédiaire d'une tige isolante 15.
Il est à noter que la transmission de l'action du vérin au clapet 1 et, de là, aux ressorts de rappel 11, s'effectue uniquement par des poussées, de même que l'action de rappel exercée par les ressorts 11 sur le clapet 1.Cette disposition permet déviter tout jeu entre les éléments de la transmission, d'àssurer un bon fonctionnement de celle-ci sans qu'il soit nécessaire de prévoir un centrage relatif rigoureux desdits éléments et de rendre le montage extrêmement commode.
Le dispositif amortisseur indiqué ci-dessus comporte, en plus des ressorts 14, deux plateaux coaxiaux 16 et 17 que ces ressorts tendent à écarter l'un de l'autre, le plateau 16 reposant sur un épaulement annulaire d'une pièce intermédiaire 18 montée à coulissement dans un alésage axial ménagé à cet effet à travers le plateau 17. Une goupille 19, passée dans 1'extrémité de la pièce intermédiaire 18 opposée à 1'épaulement précité, limite, en coopération avec celui-ci, l'écartement des plateaux 16 et 17 et évite la détente complète des ressorts 14.
L'élément intermédiaire 18 reçoit, dans un évidement axial ménagé dans son extrémité opposée à la goupille 19, la tige 13 du vérin, cependant que le plateau 17 prend appui sur l'un des bords d'une douille 20 séparée par une cloison diamétrale 21 en deux compartiments, le compartiment dont le bord repose sur le plateau 17 servant de logement à la goupille 19 et à l'extrémité de 1-'élément-intermédiaire 18 dans laquelle est engagée ladite goupille.
Enfin, si, exceptionnellement les ressorts 14 viennent à être fortement comprimés sous Inaction du vérin 13, le rapprochement des plateaux 16 et 17 est limité par l'entrée en butée de deux surfaces annulaires ménagées, l'une sur le plateau 17, et l'autre, sur Isolément intermédiaire 18, le compartiment précité de la douille 20 dans lequel est logée la goupille 19 étant suffisamment profond pour permettre le déplacement relatif du plateau 17 et de l'ensemble 16-18 entre la position représentée sur la figure et ladite position de butée.
Enfin, la cloison 21 de la douille 20 prend appui sur 15'une des extrémités d'une tige isolante 15 coiffée par le second des compartiments cylindriques précités de la douille 20 et dont l'autrs entrémité repose au fond d'un évidement axial ménagé à cet effet dans l'organe coulissant 5,celui-ci prenants, son tour appui, par une tige de poussés 22 dont il est solidaire, sur le clapet 1.
Un eu est prévu, en un point quelconque, comme indiqué sur la figure, entre la tige isolante 15 et l'organe coulissant 5. Ainsi, le clapet 1 ne commence à se déplacer que lorsque la tige 13 du vérin a atteint sa vitesse maxima ce qui permet de communiquer audit clapet une très grande accélérât-on dès le début de sa course. Bien entendu, la tension minima des ressorts 14 doit être considérablement plus forte que celle des ressorts de rappel 11 du clapet 1.
Dans l'exemple représenté, lesdits ressorts 11 sont montés entre
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un plateau 23 solidaire dune tige 24 et un élément 25 fixe par rapport à l'enceinte 4 et dans l'alésage duquel ladite tige 24 est montée à coulissement. Le plateau 23 porte, sur sa face opposée à celle sur laquelle agissent les ressorts 11, un bossage axial 26 dans le fond duquel prend appui, par l'intermédiaire d'une bille 27, l'une des éxtrémités d'une tige 28 dont l'autre extrémité prend appui par l'intermédiaire d'une seconde (bille 29, dans le fond d'un évidement axial ménagé dans l'une des extrémités d'une autre tige 30 dont l'autre extrémité, de diamètre agrandi, 31, est engagée dans le fond de l'évidement cylindrique 2 du clapet 1.
La tige 30-31 est guidée en un seul point, vers son milieu, dans l'alésage de l'électrode 3, par un bourrelet 32 tandis que son extrémité opposée au clapet 1 est engagée dans ledit alésage avec suffisamment de jeu pour lui permettre une certaine liberté d'orientation.
Par ailleurs, la tige 22 de l'organe coulissant 5 est montée à rotule, comme indiqué en 33 dans un évidement axial d'un bossage 34 du clapet 1, cette disposition permettant au clapet 1-de s'orienter librement sur ladite tige 22, de sorte que ledit clapet est en quelque sorte flottant. De son côté, l'organe coulissant 5 est guidé dans l'alésage de l'élément fixe 9 par deux bourrelets 35 éloignés axialement d'une distance appréciable, ce qui permet d'éviter tout risque de grippage, Dans un but analogue, la tige isolante 15 est'montée avec jeu tant sur l'organe coulissant 5 que sur la douille 20. Enfin, la pièce intermédiaire 18 de l'amor-tisseur précédemment décrit est, toujours dans le même but, également montée avec jeu sur la tige 13 du vérin.
La tige isolante 15 traverse un chapeau, également en matière isolante , 36 qui complète l'enceinte 4, avec interposition d'un presse-étoupe à huile 37 alimenté par un passage 38 et une canalisation 39 à partir d'une nourrice 40 en huile sous légère pression, la nourrice 40 étant disposée au-dessus du presse-étoupe 37 de façon à éviter tout présence de bulles d'air dans ledit presse-étoupe.
Dans l'exemple représenté, les ressorts de rappel 11 sont logés dans une seconde enceinte 41 surmontant l'enceinte 4, ces deux enceintes et le chapeau 36 étant maintenus assemblés par des tirants 42 coopérant avec des brides annulaires 43, la bride annulaire inférieure immobilisant, en même temps que l'ensemble précité un boîtier 44 dans lequel est logé le dispositif amortisseur. Le boiptier 44 peut porter le vérin de commande (r.on représenté). Des joints isolants 70, sont interposés entre les enceintes 4 et 41 et entre l'enceinte 4 et le chapeau 36.
Les deux conducteurs à disjoncter 45 et 46 sont amenés à travers les isolateurs habituels, respectivement 47 et 48, l'un au sommet de l'enqeinte 41 l'autre sur le côté de l'enceinte 4 un câble 49 reliant le conducteur 45,à l'électrode 3, cependant qu'un autre câble 50 relie le conducteur 46 à la pièce fixe 9 qui porte le support 7 du contact mobile 10. Des joints 71 sont interposés entre les isolateurs 47, 48 et les enceintes 41 et 4, respectivement.
Dans le cas où les conducteurs sont des câbles isolés les isolateurs 47, 48 peuvent être remplacés par des boîtes de jonction.
Dans la position représentée sur la fig. 1, les conducteurs 45 et 46 sont reliés,par l'intermédiaire du câble 49, de l'électrode de contact fixe 3 du contact mobile 10, de son support 7 et de l'élément fixe 9.
Un orifice 72 fait communiquer l'intérieur de l'enceinte 41 avec l'atmosphère. Dans le mode de réalisation de la fig. 1, pour simplifier la représentation, on a montré sur la partie gauche de la figure à partir de l'axe générale, un contact mobile 7-10 unique et sur la partie de droite l'un des conducteurs à disjoncter. IL est à noter qu'en pratique, il est préférable de prévoir au moins deux contacts mobiles disposés symétriquement par rapport audit axe, de manière à équilibrer les forces d'inertie transversales.
Le fonctionnement du dispositif est extrêmement simple : lors-
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qu'on envoie de l'huile dans le vérin du disjoncteur (par exemple au moyen de l'installation représentée sur la fig. 3), la tige 13 vient exercer une poussée de préférence après avoir atteint sa vitesse maxima sur le clapet 1, par l'intermédiaire de la pièce 18 du plateau 16 des ressorts 14, du plateau 47, de la douille 20 de la tige isolante 15, de l'organe coulissant 5 et de la tige 22 de cet organe. Dès que ledit organe commence à se déplacer (de bas en haut sur la figure), la bielle 6 fait basculer le support 7 et, par conséquent, le contact mobile 10, autour de l'axe d'articulation 8, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (toujours sur la figure).
Il est à noter que la bielle 6 le support 7 et l'organe 5 sont agencés de telle manière que e'est au début de sa course que le contact mobile 10 se déplace le plus rapidement. Ainsi, la position d'ouverture maxima de la cloison mobile 1 peut être choisie très proche de sa position de fermeture.
Dans l'exemple représenté, on voit que le clapet 1 commence à coiffer l'électrode 3 dès qu'il se déplace. Lorsque le contact mobile 10 est suffisamment écarté, le mouvement conjugué dudit contact et du clapet 1 se poursuivant, ce dernier peut venir coiffer complètement l'électrode 3, en s'appliquant contre la paroi supérieure (sur la figure) de l'enceinte 4 sur un siège 73.
La commande du disjoncteur est agencée de telle manière que la course active du clapet 1 s'effectue en un temps très court de l'ordre de centième de seconde. Dans ces conditions,on comprendra aisément que l'arc de rupture qui s'amorce lorsque le contact mobile s'écarte de l'électrode fixe 3 est littéralement "étranglé't par le clapet 1 au moment où celui-ci vient s'appliquer contre la paroi supérieure de l'enceinte, après quoi le clapet 1 maintes pressé contre son siège 73 maintient l'électrode 3 isolée,
Le réenclenchement du disjoncteur est déterminé par un recul du vérin permettant aux ressorts de rappel 11 de ramener le clapet 1 et le contact mobile 10 sur son support à la position représentée sur la figure dans laquelle le circuit est rétabli par l'application du contact mobile 10 sur l'électrode fixe 3 sous la pression exercée par lesdits ressorts de rappel 11.
Il est à noter que le réenelenchement du disjoncteur n'est pas nécessairement aussi rapide que la rupture du circuit,étant donné que si, un arc se produisait vers la fin de la course du contact mobile 10, cet arc serait immédiatement supprimé par l'application même dudit contact mobile sur l'électrode 3.
Dans le mode de réalisation représenté sur la fig. 2, les dif- férentes enceintes isolantes ont été supprimées. L'un des conducteurs,dé- signé par la référence 46, est directement relié à l'élément fixe 9 et le dispositif ne comporte que deux isoleurs dont l'un 47, porté par une struc- ture appropriée protège l'autre conducteur 45, et dont l'autre, 51 isole les contacts du disjoncteur par rapport à la terre.
Le conducteur 45 est directement relié à l'électrode fixe 3 et le conducteur 46 est relié par l'élément 9 à un ou plasieurs contacts mobiles 10 (un, dans l'exemple repré- senté); Comme précédemment l'interrupteur du circuit est assurée par un cla- pet 1 en matière diélectrique qui vient coiffer complètement l'électrode 3, ce mouvement déterminant en même temps grâce à un mécanisme semblable à ce- lui de la fig. 1 représenté schématiquement en 75 un écartement du contact mobile 10 suffisant pour laisser passer le clapet 1 entre ledit contact mobile et l'électrode 3. Pour le reste, l'agencement et le fonctionnement du dispositif de la fig. 2 sont identiques à ceux du mode de réalisation de la Fig. 1.
La fig. 3 représente un schéma d'une installation de commande hydro-pneumatique pouvant être utilisée pour actionner un disjoncteur sui- vant l'invention.
On voit en 52 un vérin dont le piston 53 porte une tige qui peut être la tige de vérin 13 précédemment mentionnée. Cet équipage mobile du vérin 52 exerce dans le sens de la course active du vérin une pression sur
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étrier 54 sur lequel prend appui par ailleurs un ressort 55 destiné à assurer le rappel du vérin. Le vérin 52 est alimenté par l'intermédiaire d'une canalisation 56 à partir d'un accumulateur oléo-pneumatique 60 sous le contrôle d'une électro-valve 61 actionnée par un électro-aimant 62. L'accumulateur oléo-pneumatique 60 peut être entretenu en huile à partir d'une bûche 59 par une pompe 58 par l'intermédiaire d'une canalisation 57.
La purge du vérin 52 est assurée par une dérivation 65 de la canalisation 56 reliée à la bâche 59 sous le contrôle d'une seconde électro-valve 63 actionnée par un électro-aimant 64.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ; est susceptible de nombreuses va- riantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées.
En particulier la forme de la cloison mobile assurant l'isolement de l'un des conducteurs à disjoncter, l'agencement relatif de ladite cloison et du conducteur la matière à travers laquelle les deux conducteurs sont reliés lorsque le disjoncteur ne les sépare pas les organes de commande du disjoncteur et la transmission reliant ces organes aux organes de disjonction etc.... peuvent varier dans de larges limites, sans qu'on s'écarte,pour cela,de l'esprit de l'invention, celle-ci visant de la façon la plus générale et ceci à titre de produit industriel nouveau, tout, disjoncteur dans lequel l'extinction de l'arc de rupture est assurée par un élément en matière diélectrique solide venant isoler complètement l'extrémité de l'un des conducteurs à disjoncter.