Dispositif de commande oléopneumatique destiné à déplacer le contact mobile d'un interrupteur électrique Il est actuellement connu de commander les grands disjoncteurs par des dispositifs de commande oléopneumatique, dans lesquels certains organes et canalisations sont alternativement sous pression ou hors pression suivant que le disjoncteur est dans l'une ou l'autre de ses positions de repos (enclenché ou déclenché).
Dans la pratique, l'inconvénient de cette disposition est qu'il est difficile de réaliser des joints étanches à la fois sous pression et hors, pression.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. Elle a pour objet un dispositif de commande oléopneumatique destiné à déplacer le contact mobile d'un interrupteur électrique, notam ment d'un disjoncteur, entre deux positions stables., comprenant au moins un vérin d'entraînement du contact mobile, des valves et des.
canalisations de liaison entre ces organes de commande, caractérisé en ce que, quelle que soit la position stable occupée par le contact mobile, lesdits organes de commande et lesdites canalisations se trouvent sous un seul et même état de pression, et en ce qu'il est agencé de manière que le contact mobile soit déplacé de l'une de ses positions stables à l'autre par une variation passagère de cet état de pression.
Quelques formes d'exécution de l'objet de l'inven tion vont être décrites ci-après, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, sur lequel la fig. 1 représente une première forme d'exécu tion ; les fig. 2 et 3 des variantes de certains organes de cette forme d'exécution, et la fig. 4 une forme d'exécution dans laquelle il est possible de modifier dans de très grandes limites et avec un bon rendement le rapport des vitesses de déclenchement et d'enclenchement.
D'une manière générale, on peut prévoir des for mes d'exécution dans lesquelles la manoeuvre du con tact mobile peut être exécutée avec un état normal sous pression ou hors pression et par variation pas sagère quelconque de cet état de pression.
Mais dans les diverses formes d'exécution repré sentées sur le dessin, il a été supposé que cet état normal est un état sous pression, et dans de tels cas la manoeuvre du contact mobile de l'interrupteur élec trique est supposée obtenue en provoquant pendant un temps court l'abaissement de cette pression. En fin de manoeuvre, la pression dans les organes du dis positif de commande oléopneumatique se rétablit automatiquement à sa valeur initiale.
Le dispositif représenté sur la fig. 1 comprend un vérin 1 à double effet. On voit sur cette figure que les deux faces de travail du piston 2 du vérin sont identiques et que le piston est solidaire de deux tiges 22 et 23 également identiques ; si de l'huile (ou un autre fluide peu compressible) sous une même pression est en permanence appliquée aux deux faces du piston 2, le vérin, est donc au repos (par exemple, en position déclenché comme représenté sur la figure).
Ce vérin, est alimenté symétriquement par deux valves principales, 3 pour le déclenchement et 4 pour l'enclenchement. Les valves laissent passer l'huile allant d'un accumulateur A vers le vérin 1 par l'intermédiaire des canalisations 5a, 6a et 9a d'une part,<I>5b, 6b</I> et 9b d'autre part.
Dans la posi tion de repos, l'huile sous pression passant par des canalisations <I>7a,</I> 8a et<I>7b,</I> 8b maintient les valves 3, 4 ouvertes comme représenté sur la fig. 1, car les sections des pistons de ces valves faisant face aux canalisations 8a et 8b sont supérieures aux sections des clapets faisant face aux canalisations 6a et 6b.
Si une. légère fuite apparaît à un raccord, l'équili- bre de pression se maintient dans tout le circuit, puis que celui-ci est en communication permanente avec l'accumulateur.
Pour enclencher l'interrupteur, il suffit d'exercer une action sur un poussoir E d'une valve pilote d'en clenchement comprenant une bille 13b qui est dépla cée vers le bas jusqu'à une butée inférieure 14b en comprimant un ressort 15b.
Ce déplacement relie à une bâche B la face supérieure du piston 4 par les canalisations 8b, 11b et 12b, et interrompt la liaison entre les canalisations 7b et 8b.
Dans ces conditions, la diminution de la pression dans la canalisation 8b fait remonter le piston de la valve 4, ce qui établit une liaison entre les canalisations 9b et 10b et relie à la bâche B la face de droite du piston 2 par l'in- termédiaire des canalisations 9b, 10b et 12b.
En même temps, une bille 16b remonte sous l'action de son ressort, s'applique sur son siège et coupe l'ali mentation entre l'accumulateur A et la face de droite du piston 2 en coupant la liaison entre les canalisa- tions 9b et 6b.
Sur la face de gauche du piston 2, la pression de l'accumulateur A est toujours appliquée par l'inter médiaire des canalisations 5a, 6a et 9a ; le piston 2 se déplace de la gauche vers la droite et, par l'inter médiaire d'un mécanisme 17, provoque la montée vers le haut du contact mobile 18 et l'enclenchement de l'interrupteur qui peut être un disjoncteur.
En cessant d'agir sur le poussoir E, la bille 13b remonte sous l'action du ressort <I>15b</I> et le piston de la valve 4 redescend sous l'action de la pression de l'accumulateur A, (transmise par les canalisations 7b et 8b) et fait descendre la bille 16b. L'huile sous pression de l'accumulateur A arrive alors. par les canalisations <I>5b, 6b, 9b,</I> sur la face de droite du pis ton 2 et le dispositif est prêt à déclencher l'interrup teur, ce qui est effectué en appuyant sur le poussoir D.
A l'état de repos enclenché ou déclenché , la pression est maintenue dans les canalisations 9a et 9b et est appliquée sur les deux faces du piston 2.
Il faut fixer de façon précise la position de la tige de contact mobile lorsque le disjoncteur est en position enclenché , car ce paramètre peut influer sur les conditions d'échauffement en service normal et agit sur la vitesse de déclenchement à l'instant de la séparation des contacts, paramètre important de la coupure.
Cette vitesse dépend, en effet, de la distance qui sépare la position enclenché et la position où la tige de contact se sépare des contacts fixes. D'autre part, pour réduire les temps de déclenchement, il faut rattraper automatiquement les jeux mécaniques avant le début du déclenchement du disjoncteur.
On peut définir les deux positions extrêmes du contact mobile du disjoncteur en utilisant un ressort R fixé à la pièce 17, mais les ressorts nécessaires sont en combrants, et, de préférence, le résultat est obtenu à l'aide du mécanisme suivant<B>:
</B> si, à l'enclenchement, la tige de contact 18 dépasse la position enclen ché , un poussoir 19 sous l'action d'un petit ressort 20, agissant sur la rampe inférieure d'une encoche en V, 21, ramène la tige de contact 18 vers le bas et la maintient dans la position enclenché normale définie par la correspondance des axes du poussoir 19 et de l'encoche 21. Si, au contraire, la tige 18 a tendance à s'arrêter légèrement avant la position enclenché normale, le poussoir 19 agit sur la rampe supérieure de l'encoche 21 et ramène la tige 18 vers le haut.
Ainsi la position enclenché de la tige de contact 18 est bien définie, et le méca nisme prévu tend automatiquement à l'y ramener.
Pour rattraper les jeux mécaniques avant le début du déclenchement, on prévoit un léger effort tendant à s'exercer sur la tige dans le sens du déclenchement. Cet effort est, bien entendu, inférieur à celui qui est exercé sur la tige par le poussoir et qui tend à la maintenir en position enclenché . L'effort de rat trapage des jeux tendant à déplacer la tige dans le sens, du déclenchement peut provenir d'un ressort dont l'énergie peut éventuellement être utilisée pour accroître la vitesse de déclenchement.
Selon une va riante, l'effort de rattrapage des jeux sera obtenu, contrairement à ce qui est représenté sur la fig. 1, en créant une légère différence de section entre les faces du piston du vérin, la section annulaire de droite étant légèrement supérieure à celle de gauche, par exemple en adoptant une tige de guidage du pis ton 22 de diamètre légèrement plus faible que le dia mètre de la tige 23.
Dans ces conditions, l'effort dû à la différence des poussées qui, au repos, agissent sur les deux faces du piston, est dirigé dans le sens de la droite vers la gauche, c'est-à-dire dans le sens du déclenchement.
Les fig. 2 et 3 représentent des variantes de cer tains organes du dispositif qui vient d'être décrit. Dans la fig. 2, le piston à double effet 2 est rem placé par deux pistons à simple effet 24 et 25, dont les extrémités des tiges 26 et 27 coopèrent avec des galets 28 et 29 fixés sur un palonnier 30 tournant autour d'un axe 31 et entraînant la tige de contact mobile 18.
Le rattrapage des jeux mécaniques s'ob tient ici en prévoyant pour le piston 25 un diamètre légèrement plus grand que celui du piston 24 ; sur la fig. 2, on a cependant supposé, comme sur la fig. 1, que les sections de travail sont les mêmes. Cette variante peut naturellement comporter, comme le dispositif de la fig. 1, un mécanisme fixant de façon précise la position de la tige de contact lorsque le disjoncteur est enclenché (19, 20, 21).
Généralement, avec la solution de la fig. 1, l'ac- cumulateur. A, la bâche B, les valves pilotes D, E et les valves principales 3 et 4 sont au potentiel de la masse et le cylindre 1 est sous tension, le piston 2 étant accouplé directement à la tige de contact 18. Dans ces conditions, les canalisations verticales 9a et 9b sont isolantes.
Cette solution réduit fortement l'inertie de la partie mobile et permet d'accroître les vitesses, mais exige des canalisations isolantes résis tant aux pressions élevées de l'accumulateur A, donc d'un prix élevé.
Dans certains cas, on préfère la solu- tion représentée sur la fig. 3, dans laquelle le cylindre 1 et le piston 2 sont au potentiel de la masse et réu nis aux valves principales par des canalisations 9a et 9b métalliques. Dans cette variante, qui peut compor ter le mécanisme de positionnement de la tige mobile (19, 20, 21) de la fig. 1, la liaison entre le piston 2 et la tige 18 est réalisée à l'aide d'une bielle isolante 32,
constituée par un isolateur en porcelaine. Dans ce cas, le dispositif de rattrapage des jeux mécani ques utilisant la différence des efforts agissant sur les deux faces du piston à double effet (ou sur les deux pistons à simple effet de la fig. 2) présente l'avantage supplémentaire de supprimer les chocs sur un matériau relativement fragile, et cela au début du déclenchement, à un instant où, par suite des, grandes accélérations à obtenir, les efforts sont particulière ment importants.
Dans un dispositif de commande à vérin à dou ble effet sans dispositif auxiliaire de correction, la vitesse d'enclenchement est assez voisine de la vitesse de déclenchement. Or, dans un grand nombre de disjoncteurs, une vitesse d'enclenchement modérée est suffisante, alors qu'il est souvent nécessaire, pour ré duire la durée de l'arc et l'énergie dégagée, d'adopter une grande vitesse de déclenchement surtout au mo ment de la séparation des contacts. Une première solution consiste à utiliser une partie de l'énergie d'enclenchement pour tendre un ressort dont l'éner gie potentielle s'ajoutera, au déclenchement, à celle du fluide sous pression. Mais il est possible d'éviter l'emploi de ressorts encombrants.
Pour cela, on peut placer sur la canalisation 6a un diaphragme (qui peut être réglable) en vue de réduire la vitesse d'enclen chement (et éventuellement sur la canalisation 6b un diaphragme amovible ou réglable comportant un ori fice de plus grande dimension, (si l'on désire régler la vitesse de déclenchement).
Il est préférable de pla cer les diaphragmes sur les canalisations 6 plutôt que sur les canalisations 9, car un diaphragme sur la canalisation 6a ne réagit pratiquement que sur la vitesse d'enclenchement et un diaphragme sur la canalisation 6b que sur la vitesse de déclenchement, alors qu'un diaphragme sur une des canalisations 9 réagit à la fois sur les deux vitesses et le réglage est plus difficile.
Pour obtenir un meilleur rendement en évitant ou en réduisant les pertes de charge dues au diaphragme et pour réaliser en même temps de grands écarts entre les vitesses d'enclenchement et de déclenche ment, on peut de plus, séparément, ou en combinai son avec l'utilisation du diaphragme 33a, employer deux accumulateurs A1 et A2 comme le représente la fig. 4 ; sur cette figure le vérin 1, son piston et ses deux tiges sont identiques à ceux de la fig. 1.
Les deux accumulateurs peuvent être de dimensions dif férentes, ils peuvent être portés à des pressions dif férentes (la pression de l'accumulateur A2 étant supé rieure à celle de l'accumulateur A1, et leurs caracté ristiques étant déterminées par les vitesses à obtenir à l'enclenchement et au déclenchement), et enfin. l'un d'eux, de préférence l'accumulateur A2, peut être constitué par un groupe de plusieurs accumulateurs..
Grâce à l'action simultanée de plusieurs accumu lateurs. au déclenchement, il est possible de déclen cher à une pression moyenne plus élevée, donc à une vitesse plus grande. Afin d'éviter que l'utilisation de plusieurs accumulateurs n'accroisse aussi la vitesse d'enclenchement, on prévoit un clapet antiretour 34 destiné à séparer les accumulateurs A1 et A2 au cours de l'enclenchement.
Lors d'une manoeuvre d'enclenchement, .dès que l'accumulateur A2 com- mencera à débiter par les canalisations 5b,<I>5a, 6a,</I> 9a, la pression d'huile repoussera vers la gauche et appliquera sur son siège la bille 35 du clapet anti- retour 34 et isolera l'accumulateur A2, et ceci conti nuera durant toute la man#uvre d'enclenchement, car, par suite du débit,
la pression de l'accumulateur A1 baissera et la pression de l'accumulateur A2 maintiendra la bille 35 sur son siège à gauche. Au déclenchement, la pression de l'accumulateur A1 applique la bille 35 sur sa butée de droite 36, mais des orifices 37 ménagés dans la butée 36 permettent d'utiliser l'action simultanée des accumulateurs A1 et A2.
Dans cette forme d'exécution le manostat qui commande la remise en route de la pompe (ou des pompes) assurant la mise sous pression des accumu lateurs est branché sur la canalisation 5a.
Enfin. un avantage supplémentaire du dispositif de la fig. 4 comportant un clapet antiretour et plu sieurs accumulateurs, est qu'en cas de rupture de la canalisation 9a lorsque le disjoncteur est enclenché, il est possible de déclencher le disjoncteur à l'aide de l'accumulateur A2.
Les principaux avantages des dispositifs, qui ont été décrits sont les suivants 1) Par suite du principe de ces dispositifs et sans l'aide d'aucun mécanisme auxiliaire, les tubes sont constamment sous pression à l'état de repos, sans risque de vidange des tubes.
Cette caracté ristique est favorable car a) elle permet, lorsque le vérin est sous tension. et que les tubes 9a et 9b sont isolants, d'évi ter à coup sûr les amorçages d'arc à l'inté rieur des tubes 9a et 9b, amorçages qui peu vent se produire lorsque les tubes restent long temps vides et que l'humidité peut y péné trer ;
b) que le vérin, soit sous tension ou à la masse, l'huile sous pression étant disponible dans le vérin au moment d'une manoeuvre, le temps de réponse du dispositif est très court et cons tant pour un même vérin et une même tem- p6rature ;
c) dans les dispositifs courants,- la vidange par tielle des tubes est fonction de l'étanchéité et varie d'un vérin à l'autre, ce qui entraîne, lors de l'enclenchement, un défaut de syn- chronisme entre pôles d'interrupteurs multi polaires et entre éléments d'interrupteurs comportant plusieurs éléments en série par pôle.
Les dispositifs décrits suppriment ce défaut.
d) Il est plus facile de réaliser des joints étan ches seulement sous pression (ou seulement en dépression) que des joints dont l'étan chéité doit être assurée à la fois sous pression et en dépression.
2) Dans les dispositifs courants transmettant l'éner gie par fluide peu compressible, l'accumulateur emmagasine à la fois l'énergie nécessaire à l'en clenchement et celle permettant d'accumuler dans un dispositif élastique auxiliaire l'énergie néces saire au déclenchement ultérieur. Ce transfert, de l'accumulateur au dispositif élastique auxiliaire, d'une énergie généralement supérieure à celle nécessaire à l'enclenchement, en un temps très court, (celui de l'enclenchement) a un mauvais rendement.
Les dispositifs décrits, qui utilisent directement l'énergie des accumulateurs à la fois pour l'enclenchement et le déclenchement, sup- priment tout transfert d'énergie parasite, la perte d'énergie correspondante et le dispositif élastique auxiliaire. Ils permettent par conséquent de ré duire, l'encombrement total et le prix en suppri mant les dispositifs, élastiques emmagasinant l'énergie.
3) Le dispositif de commande étant symétrique, les clapets et valves d'enclenchement et de déclen chement sont identiques, ce qui réduit le prix de leur fabrication.
4) Le circuit étant constamment en communication avec l'accumulateur à l'état repos, la dilatation et la contraction thermique sont absorbées. constam ment par l'accumulateur.
5) En cas de fuite, les dispositifs décrits ont les avantages suivant: a) Si une légère fuite apparaît à un raccord, l'équilibre de pression se maintient dans, tout le circuit, puisque celui-ci est en communica- tion permanente avec l'accumulateur.
b) Le dispositif de la fig. 4 avec deux accu mulateurs et un clapet antiretour permet de déclencher le disjoncteur si une rupture de la canalisation 9a survient sur un disjoncteur enclenché.
6) Les dispositifs décrits permettent de définir avec précision la position enclenché 5>, de rattraper, au déclenchement, les jeux qui influent sur les, temps de fonctionnement correspondants, etd'évi- ter les chocs.
7) Les dispositifs décrits permettent de régler indé pendamment et dans de très larges limites les vitesses d'enclenchement et de déclenchement.