La présente invention est relative à une commande à ressort pour la manoeuvre de disjoncteurs.
On connaît des commandes à ressorts comprenant plusieurs ressorts emmagasinant l'énergie nécessaire à l'exécution d'un cycle de manoeuvre du type dit OFO (ouverture, fermeture, ouverture). Il a été proposé de remplacer les ressorts par un ressort unique, de type spiral, ce qui permet de réaliser une commande moins encombrante.
A ce jour, les commandes réalisées avec un ressort unique présentent l'inconvénient de nécessiter deux organes d'accrochage du ressort, l'un correspondant à la position "disjoncteur ouvert", l'autre à la position "disjoncteur fermé". Un but de la présente invention est de réaliser une commande à ressort spiral ne nécessitant qu'un seul système d'accrochage, ce qui simplifie la construction de la commande et sa maintenance.
Un frein au developpement des commandes à ressort spiral est que l'énergie du ressort et donc la vitesse de manoeuvre décroît après chaque manoeuvre réalisée. Ceci peut conduire, pour la troisième manoeuvre d'un cycle, à une vitesse insuffisante pour réaliser l'ouverture dans les conditions fixées par les normes en vigueur.
Un autre but de l'invention est de réaliser une commande à ressort ne présentant pas l'inconvénient précité.
Un autre but de l'invention est de réaliser une commande à ressort dans lequel l'état d'énergie du ressort peut être connu à tout moment afin de permettre le réarmement à bon escient.
L'invention a pour objet une commande de disjoncteur comprenant un ressort spiral dont la détente entraîne un arbre relié à l'organe de manoeuvre des contacts mobiles de disjoncteur, caractérisée en ce qu'il comprend des moyens pour que chacune des manoeuvres (ouverture, fermeture) soit effectuée par une rotation de 180 degrés dudit arbre.
Avantageusement ledit ressort est fixé par son extrémité intérieure audit arbre et par son extrémité extérieure à une cage pouvant être entraînée en rotation par un moteur de réarmement.
Selon l'invention, la commande comprend une rampe discale solidaire dudit arbre, ledit disque comprenant à sa périphérie deux épaulements disposé à 180 degrés l'un de l'autre, lesdits épaulements coopérant avec un levier pour constituer des butées d'arrêt de rotation de ladite rampe.
La commande comporte également une pièce, dite ludion, assujettie à se déplacer le long d'une encoche radiale d'un disque solidaire de ladite cage et le long d'un rail en spiral dit escargot placé à la surface de ladite rampe, la position de ladite pièce par rapport à l'encoche étant représentatif de l'état d'énergie du ressort.
L'invention sera bien comprise à la lecture de la description donnée ci-après d'un mode préféré de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel:
- la fig. 1 est une vue en élévation de la commande à ressort selon l'invention,
- la fig. 2 est une vue de face de la même commande,
- la fig. 3 est un diagramme illustrant les états d'énergie du ressort dont est équipée la commande de l'invention,
- la fig. 4 est une vue agrandie d'une partie de la fig. 1 montrant le mécanisme de détection de l'état d'énergie du ressort,
- la fig. 5 est une vue de l'escargot équipant la commande,
- la fig. 6 est une vue du ludion équipant la commande.
La commande représentée dans les fig. 1 et 2 comporte un bâti formé de deux tôles 1 et 2, disposées parallèlement entre elles et fixées ensemble solidement au moyen d'entretoises telle que 3. Une rigidité accrue est assurée en pliant les extrémités des tôles en cornière. Le plus long cycle réalisable est une séquence de trois opérations: ouverture, fermeture, ouverture, (OFO) qui se traduit par trois rotations successives chacune d'un demi-tour d'un arbre entraîné par les détentes successives d'un ressort spiral unique.
L'arbre est référencé 4 et tourne grâce à deux roulements à billes 5 et 6 fixé au bâti.
Le ressort spiral est référencé 7. L'extrémité centrale du ressort spiral est insérée dans une fente 8 de l'arbre 4 et fixée à cet arbre.
La partie extérieure du ressort spiral est fixée à un boîtier 9 solidaire d'une roue dentée 10 tournant autour de l'arbre 4 par l'intermédiaire d'un roulement 11. La roue dentée est entourée d'une chaîne 12 passant autour d'un pignon 13 reliée à un moteur non représenté pour le réarmement du ressort.
Comme on l'a déjà mentionné, la séquence OFO est réalisée par rotations successives d'un demi-tour de l'arbre 4. Chacun des mouvements successifs est arrêté par un système de butée escamotable.
Le système de butée comprend:
a) une rampe discale 15, solidaire de l'arbre 4, munie de deux épaulements 16 et 17 disposés à 180 degrés l'un de l'autre. Ces épaulements sont munis chacun d'une plaque de contact, respectivement 18 et 19;
b) un levier formé de deux secteurs 21A, 21B entre lesquels est placé un galet 22. Le levier est articulé autour d'un arbre 23 solidaire du bâti.
Il y a butée et donc interdiction de rotation de l'arbre 4 lorsque le contact a lieu entre le galet 22 et l'une des plaques 18 et 19. Dans la fig. 2, on voit que c'est la plaque 18 qui est en contact le galet 22. Le levier est maintenu normalement en position basse par un ressort 24.
Pour déclencher une opération (ouverture par exemple) le levier 21A-21B est écarté de sa position en appui sur la plaque 18 et l'action du percuteur d'un électro-aimant non représenté, ce qui provoque l'effacement du galet 22 et la rotation de l'arbre 4. Cette rotation se termine après un demi-tour par la venue en butée de l'autre plaque de contact 19 contre le galet 22, le levier 21A, 21B étant retombé juste après la fin de l'action de l'électro-aimant.
Le dispositif de commande de l'invention présente quatre états d'énergie différents selon le degré d'énergie emmagasinée dans le ressort spiral.
Ces états sont illustrés dans le graphique de la fig. 3.
Dans l'état 0, le ressort est presque détendu; l'énergie résiduelle est représentés par le triangle hachuré Eo. L'arbre a une position angulaire theta o, à 360 degrés près.
Dans l'état 1, le ressort a subi une rotation de 180 degrés par rapport à l'état 0. L'énergie emmagasinée est représentée par le triangle hachuré. Les états 2 et 3 correspondent à des rotations supplémentaires de 180 et 360 degrés respectivement.
Pour permettre dans tous les cas de figure un fonctionnement correct du disjoncteur et notamment pour assurer à tout moment la possibilité d'effectuer une ouverture, il faut qu'une opération de réarmement soit entreprise après toute opération de fermeture et soit effectuée sur 360 degrés.
Par ailleurs, une opération de fermeture du disjoncteur doit être interdite lorsque l'état de la commande est l'état zéro.
En effet si une telle fermeture était réalisée et s'effectuait sur un défaut, la commande n'aurait plus d'énergie pour assurer une ouverture ultérieure.
Pour ces raisons, la commande est complétée par les organes et éléments décrits ci-après, en référence aux fig. 4 à 6. La commande possède un disque 30, solidaire de la cage 9 et muni d'une encoche radiale 31 (fig. 4).
Un mobile 35 appelé ludion (fig. 6) possèdant deux rainures parallèles 36 et 37 peut coulisser dans l'encoche 31 du disque 30. Par ailleurs la ludion possède une rainure extérieure 38, perpendiculaire aux rainures 36 et 37 et qui est assujettie à s'engager dans un rail appelé escargot 40 rapporté sur la surface du disque 15.
L'escargot, représenté dans la fig. 5, possède une première portion circulaire E3 E2 du diamètre r et une seconde portion circulaire E1 E0 de diamètre R.
Ces deux portions sont raccordées par une portion de diamètre variable E2 E1.
L'utilisation du ludion est le suivant:
lors des séquences de manoeuvre du disjoncteurs, l'entraînement en rotation de l'escargot communique au ludion un mouvement ascendant.
Le point E3 de l'escargot correspond à l'énergie maximale (Etat 3) du ressort spiral.
Le ludion est alors au fond de l'encoche 31. Le disjoncteur est fermé; une ouverture du disjoncteur (0) amène le ressort spiral 7 à l'état d'énergie 2 sans déplacement du ludion car le rayon de l'escargot entre E3 et E2 est constant.
La fermeture (F) subséquente du disjoncteur amène le ressort spiral 7 à l'état d'énergie 1 et le ludion effectue un mouvement radial vers le haut de l'encoche 31 puisque le rayon de l'escargot croît de r à R.
On dispose alors d'une double information;
- l'une concerne l'état d'énergie du ressort, donnée par la position hauts du ludion et détectable par exemple au moyen d'un contact électrique.
- l'autre est relative à l'état du disjoncteur (état fermé).
Cette double information permet de commander la mise en route du moteur de réarmement de la commande.
Au cours du réarmement, le ludion, entraîné à la fois par le boîtier 9, (rainures 36 et 37) et par l'escargot (rainure 38) est animé d'un mouvement combinant une rotation et un mouvement radial vers le centre de l'escargot.
Lorsque la roue 10 a effectué une rotation de 360 DEG , sa rotation est arrêtée par la chute d'un levier 41 articulé autour de l'arbre 23 et rappelé vers le bas par un ressort 42. En effet, l'encoche 31 est alors libérée puisque le ludion est passé au fond de celle-ci.
La présence du ludion en position haute de l'encoche montre que l'énergie du ressort est au plus égale à celle correspondant à l'état E1.
Il est donc possible, par un circuit logique de type connu, d'interdire toute fermeture du disjoncteur lorsque l'énergie du ressort spiral est insuffisante pour assurer une manoeuvre d'ouverture.
The present invention relates to a spring control for the operation of circuit breakers.
There are known spring commands comprising several springs storing the energy necessary for the execution of an operating cycle of the so-called OFO type (opening, closing, opening). It has been proposed to replace the springs with a single spring, of the spiral type, which makes it possible to carry out a less bulky control.
To date, orders made with a single spring have the drawback of requiring two hooking members for the spring, one corresponding to the "open circuit breaker" position, the other to the "closed circuit breaker" position. An object of the present invention is to provide a spiral spring control requiring only a single attachment system, which simplifies the construction of the control and its maintenance.
One obstacle to the development of spiral spring controls is that the energy of the spring and therefore the speed of maneuver decreases after each maneuver carried out. This can lead, for the third maneuver of a cycle, to a speed insufficient to achieve opening under the conditions set by the standards in force.
Another object of the invention is to provide a spring control which does not have the above-mentioned drawback.
Another object of the invention is to provide a spring control in which the state of energy of the spring can be known at any time in order to allow resetting wisely.
The subject of the invention is a circuit breaker control comprising a spiral spring, the detent of which drives a shaft connected to the operating member of the mobile circuit breaker contacts, characterized in that it comprises means for each of the maneuvers (opening, closing) is effected by a 180 degree rotation of said shaft.
Advantageously, said spring is fixed by its inner end to said shaft and by its outer end to a cage that can be rotated by a reset motor.
According to the invention, the control comprises a disc ramp integral with said shaft, said disc comprising at its periphery two shoulders disposed 180 degrees from each other, said shoulders cooperating with a lever to constitute stops for rotation rotation of said ramp.
The control also includes a part, known as a ludion, subject to moving along a radial notch of a disc secured to said cage and along a spiral rail called a snail placed on the surface of said ramp, the position of said part with respect to the notch being representative of the state of energy of the spring.
The invention will be clearly understood on reading the description given below of a preferred embodiment of the invention, with reference to the appended drawing in which:
- fig. 1 is an elevational view of the spring control according to the invention,
- fig. 2 is a front view of the same control,
- fig. 3 is a diagram illustrating the energy states of the spring with which the control of the invention is fitted,
- fig. 4 is an enlarged view of part of FIG. 1 showing the mechanism for detecting the energy state of the spring,
- fig. 5 is a view of the snail fitted to the control,
- fig. 6 is a view of the ludion fitted to the control.
The control shown in figs. 1 and 2 comprises a frame formed by two sheets 1 and 2, arranged in parallel with one another and fixed together securely by means of spacers such as 3. An increased rigidity is ensured by bending the ends of the sheets in angle. The longest achievable cycle is a sequence of three operations: open, close, open, (OFO) which results in three successive rotations each of a half-turn of a shaft driven by the successive detents of a single spiral spring .
The shaft is referenced 4 and rotates by means of two ball bearings 5 and 6 fixed to the frame.
The spiral spring is referenced 7. The central end of the spiral spring is inserted into a slot 8 of the shaft 4 and fixed to this shaft.
The outer part of the spiral spring is fixed to a housing 9 secured to a toothed wheel 10 rotating around the shaft 4 by means of a bearing 11. The toothed wheel is surrounded by a chain 12 passing around a pinion 13 connected to a motor not shown for resetting the spring.
As already mentioned, the OFO sequence is carried out by successive rotations of a half-turn of the shaft 4. Each of the successive movements is stopped by a retractable stop system.
The stop system includes:
a) a disc ramp 15, integral with the shaft 4, provided with two shoulders 16 and 17 arranged 180 degrees from one another. These shoulders are each provided with a contact plate, respectively 18 and 19;
b) a lever formed by two sectors 21A, 21B between which a roller 22 is placed. The lever is articulated around a shaft 23 secured to the frame.
There is a stop and therefore prohibition of rotation of the shaft 4 when the contact takes place between the roller 22 and one of the plates 18 and 19. In FIG. 2, it can be seen that it is the plate 18 which is in contact with the roller 22. The lever is normally held in the low position by a spring 24.
To trigger an operation (opening for example), the lever 21A-21B is moved from its position bearing on the plate 18 and the action of the striker of an electromagnet not shown, which causes the roller 22 to be erased and the rotation of the shaft 4. This rotation ends after a half-turn by the abutment of the other contact plate 19 against the roller 22, the lever 21A, 21B having fallen just after the end of the action of the electromagnet.
The control device of the invention has four different energy states depending on the degree of energy stored in the spiral spring.
These states are illustrated in the graph in fig. 3.
In state 0, the spring is almost relaxed; the residual energy is represented by the hatched triangle Eo. The tree has an angular position theta o, to within 360 degrees.
In state 1, the spring has been rotated 180 degrees from state 0. The stored energy is represented by the hatched triangle. States 2 and 3 correspond to additional rotations of 180 and 360 degrees respectively.
To allow in all cases correct operation of the circuit breaker and in particular to ensure at all times the possibility of carrying out an opening, a reset operation must be undertaken after any closing operation and be carried out over 360 degrees.
Furthermore, a circuit-breaker closing operation must be prohibited when the state of the control is zero.
Indeed, if such a closing was carried out and was carried out on a fault, the command would have no more energy to ensure a later opening.
For these reasons, the order is completed by the organs and elements described below, with reference to FIGS. 4 to 6. The control has a disc 30, integral with the cage 9 and provided with a radial notch 31 (fig. 4).
A mobile 35 called a ludion (fig. 6) having two parallel grooves 36 and 37 can slide in the notch 31 of the disc 30. Furthermore the ludion has an external groove 38, perpendicular to the grooves 36 and 37 and which is subject to s engage in a rail called a snail 40 attached to the surface of the disc 15.
The snail, shown in fig. 5, has a first circular portion E3 E2 of diameter r and a second circular portion E1 E0 of diameter R.
These two portions are connected by a variable diameter portion E2 E1.
The use of the ludion is as follows:
during circuit breaker maneuvering sequences, the snail's rotational drive communicates an upward movement to the ludion.
The point E3 of the snail corresponds to the maximum energy (State 3) of the spiral spring.
The ludion is then at the bottom of the notch 31. The circuit breaker is closed; an opening of the circuit breaker (0) brings the spiral spring 7 to the energy state 2 without displacement of the ludion because the radius of the snail between E3 and E2 is constant.
The subsequent closing (F) of the circuit breaker brings the spiral spring 7 to the energy state 1 and the ludion makes a radial movement upwards of the notch 31 since the radius of the snail increases from r to R.
We then have double information;
- one concerns the energy state of the spring, given by the high position of the ludion and detectable for example by means of an electrical contact.
- the other relates to the state of the circuit breaker (closed state).
This double information makes it possible to control the start-up of the command reset motor.
During the rearming, the ludion, driven both by the housing 9, (grooves 36 and 37) and by the snail (groove 38) is animated by a movement combining a rotation and a radial movement towards the center of the 'snail.
When the wheel 10 has rotated 360 DEG, its rotation is stopped by the fall of a lever 41 articulated around the shaft 23 and returned downwards by a spring 42. In fact, the notch 31 is then released since the ludion passed to the bottom of it.
The presence of the ludion in the high position of the notch shows that the energy of the spring is at most equal to that corresponding to the state E1.
It is therefore possible, by a logic circuit of known type, to prohibit any closing of the circuit breaker when the energy of the spiral spring is insufficient to ensure an opening operation.