Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention concerne un disjoncteur uti-
lisable en haute ou moyenne tension du type dans lequel un
gaz à bonnes propriétés diélectriques tel que l'hexafluorure
de soufre SF6 assure l'isolement et est également employé
pour le soufflage de l'arc.
Dans la demande de brevet française publiée le 6
juillet 1990 sous le numéro 2,641,409, la Demanderesse a
décrit un disjoncteur du type précité, comprenant pour
chaque phase, une enveloppe isolante cylindrique remplie de
gaz SF6 sous pression, un contact principal fixe, un contact
d'arc fixe et un équipage mobile relié à un organe de
manoeuvre et comprenant un contact principal mobile, un
contact d'arc mobile, un cylindre de soufflage associé à une
buse de soufflage et coopérant avec un premier piston, un
second piston solidaire de l'équipage mobile et coulissant
dans un second cylindre fixe, le second piston présentant
une section grande vis-à-vis de la section du cylindre de
soufflage, ledit second piston étant associé à des moyens de
mise en communication à faibles pertes de charge avec la
zone d'arc, ledit second piston étant percé d'orifices
calibrés pour limiter la pression sur la face dudit piston
recevant les gaz chauffés par l'arc.
Dans ce disjoncteur, le contact d'arc est
constitué par une première extrémité d'un tube métallique
coaxial à l'enveloppe du disjoncteur, la seconde extrémité
dudit tube étant reliée à l'organe de manoeuvre, ledit
second piston étant un piston annulaire extérieur audit tube
et solidaire de celui-ci, les moyens de mise en
communication à faibles pertes de charge étant constitués
par ledit tube percé de larges ouvertures à sa périphérie,
l'intérieur dudit tube étant fermé sensiblement au droit du
second piston par une pièce.
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Le premier piston est semi-mobile par rapport au
second cylindre et porte un coulisseau; le coulisseau peut
prendre deux positions extrêmes dans lesquelles il obstrue
ou dégage des ouvertures du second cylindre débouchant dans
le volume contigu à l'enveloppe.
Ces ouvertures sont des cheminées radiales.
Le second piston porte un clapet assujetti à se
fermer lorsque la pression sur la face du second piston
situé du côté de la zone d'arc est supérieure à la pression
lo sur l'autre face.
Un but de la présente invention est de simplifier
la construction du disjoncteur et d'en alléger l'équipage
mobile; ceci peut se faire en supprimant le coulisseau dont
il est question plus haut. Mais il faut pouvoir conserver
sa fonction qui est d'éviter les surpressions pouvant
survenir, au réenclenchement du disjoncteur, dans un premier
volume compris entre le premier et le second piston. Ce
problème est résolu au moyen d'une bague dont on met à
profit l'inertie pour maintenir fermées, au déclenchement du
disjoncteur, des ouvertures mettant en communication le
premier volume et un volume contigu à l'enveloppe, et pour
ouvrir ces ouvertures au réenclenchement du disjoncteur.
L'invention a donc pour objet un disjoncteur
comprenant pour chaque phase, une enveloppe isolante
cylindrique remplie de gaz SF6 sous pression, un contact
principal fixe, un contact d'arc fixe et un équipage mobile
relié à un organe de manoeuvre et comprenant un contact
principal mobile, un contact d'arc mobile constitué d'un
tube, un cylindre de soufflage terminé par une buse de
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2~4433
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coopérant avec un premier piston, un second piston
solidaire de l'équipage mobile et coulissant dans un
second cylindre fixe, le second piston présentant une
section grande vis-à-vis de la section du cylindre de
soufflage, le volume compris entre les deux cylindres
pouvant être mis en communication avec le volume
contigu à l'enveloppe ou avec le volume intérieur audit
tube par des ouvertures, caractérisé par le fait que
lesdites ouvertures coopèrent avec une bague pouvant
prendre une première et une seconde positions extrêmes,
la première dans laquelle lesdites ouvertures sont
ouvertes et correspondant à une position de repos de
1'équipage mobile, la seconde dans laquelle les
ouvertures sont fermées et qui subsiste pendant une
grande partie de la phase de déclenchement du
disjoncteur.
Dans le cas où l'enveloppe est disposée
verticalement, la bague passe de la seconde position à
la première position par gravité.
Dans le cas où l'enveloppe est disposée
horizontalement, la bague passe de la seconde position
à la première position sous l'action d'un ressort
disposé à l'intérieur de la bague et prenant appui sur
une partie fixe du disjoncteur.
Dans ce cas, la course de la bague est limitée
par un téton solidaire de la bague et s'engageant dans
une fente pratiquée dans une partie fixe du disjoncteur.
Les ouvertures peuvent être pratiquées dans le
second cylindre, la bague coulissant alors dans ce
~O second cylindre.
Les ouvertures peuvent, en variante, être
pratiquées dans le tube constituant le contact d'arc
mobile; la bague coulisse alors à l'intérieur de ce
tube.
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L'invention sera bien comprise à la lecture de
la description ci-après de plusieurs modes de
réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 est une vue en demi-coupe axiale
d'un disjoncteur selon l'art antérieur,
- la figure 2 est une vue en demi-coupe axiale
d'un disjoncteur à chambre verticale, selon un premier
mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue en demi-coupe axiale
d'un disjoncteur à chambre verticale, selon un second
mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est une vue en demi-coupe axiale
d'un disjoncteur selon l'invention, à chambre
horizontale,
- la figure S est une vue partielle de dessus
du disjoncteur de la figure 4.
Dans la figure 1 illustrant l'art anterieur,
les numéros et lettres de référence désignent les
éléments suivants:
1 : enveloppe isolante étanche,
VO : volume contigu et intérieur à
l'enveloppe,
Vl : volume de soufflage,
V2 : volume compris entre les deux pistons,
V3 : volume intérieur au tube 4,
xx : axe de l'enveloppe,
2 : contact principal fixe,
3 : contact d'arc fixe,
3A : extrémité en alliage résistant à l'arc du
~1 contact d'arc fixe,
4 : tube constituant le contact d'arc mobile,
4A : extrémité en alliage résistant à l'arc du
contact d'arc mobile,
4B : prolongement du contact d'arc mobile relié
au mécanisme de manoeuvre du disjoncteur,
5 : tube portant le contact permanent mobile,
w ~ 5 ~ 207~433
5A : contact permanent mobile,
5C: contact électrique glissant,
6 : buse de soufflage,
7 : orifices de sortie du volume de soufflage,
8 : pièce de guidage du tube 5 et du second
piston 14,
8A : portion de la pièce 8 servant de guidage
au tube 5,
8B : portion de la pièce 8 servant de cylindre
au second piston 14,
8C : joint d'étanchéité du coulisseau 11,
8D : bossage de la pièce 8A,
9 : joint d'étanchéité,
lO : cheminées faisant communiquer le volume
V2 avec le volume Vo,
11 : coulisseau,
llA: extrémité du coulisseau pour limiter sa
course et coopérer avec le joint 8C,
llB: partie du coulisseau en contact glissant
avec le tube 4,
llC: ressaut de la pièce llB,
12 : joint d'étanchéité,
13 : clapet annulaire,
14 : second piston,
14A: larges ouvertures dans le piston 14,
14B: butée du clapet 16,
14C: petites ouvertures dans le piston 14,
15 : larges ouvertures latérales du tube 4,
16 : clapet de fermeture des ouvertures 14A,
3~ 17 : disque de fermeture, côté mécanisme de
manoeuvre, du volume V3.
Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont
reçu les mêmes numéros de référence. Les parties non
représentées dans la figure 2, à gauche du volume de
soufflage Vl, sont identiques à celles de la figure 1.
.
` -
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Le disjoncteur de l'art antérieur représenté endemi-coupe axiale dans la figure 1, comprend pour chaque
phase, une enveloppe isolante cylindrique 1 remplie de gaz
SF6 sous pression, un contact principal fixe 2, un contact
d'arc fixe 3, 3A et un équipage mobile relié à un organe de
manoeuvre et comprenant un contact principal mobile 5,5A, un
contact d'arc mobile 4, 4A, un cylindre de soufflage 5 asso-
cié à une buse de soufflage 6 et coopérant avec un premier
piston 13, un second piston solidaire 14 de l'équipage
mobile et coulissant dans un second cylindre fixe 8B, le
second piston présentant une section grande vis-à-vis de la
section du cylindre de soufflage, ledit second piston étant
associé à des moyens 15 de mise en communication à faibles
pertes de charge avec la zone d'arc, ledit second piston
étant percé d'orifices calibrés 14C pour limiter la pression
sur la face dudit piston recevant les gaz chauffés par
l'arc.
Dans ce disjoncteur, le contact d'arc est cons-
titué par une première extrémité 4A d'un tube métallique 4
coaxial à l'enveloppe du disjoncteur, la seconde extrémité
4B dudit tube étant reliée à l'organe de manoeuvre, ledit
second piston 14 étant un piston annulaire extérieur audit
tube et solidaire de celui-ci, les moyens de mise en commu-
nication à faibles pertes de charge étant constitués par
ledit tube 4 percé de larges ouvertures 15 à sa périphérie,
l'intérieur dudit tube étant fermé sensiblement au droit du
second piston par une pièce 17.
Le premier piston 13 est semi-mobile par rapport
au second cylindre 8B et porte un coulisseau 11; le coulis-
seau 11 peut prendre deux positions extrêmes dans lesquellesil obstrue ou dégage des ouvertures 10 du second cylindre 8B
débouchant dans le volume contigu à l'enveloppe 1.
Ces ouvertures sont des cheminées radiales.
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2074433
- 6a -
On note que le second piston 14 porte un clapet 16
assujetti à se fermer lorsque la pression sur la face du
second piston situé du côté de la zone d'arc est supérieure
à la pression sur l'autre face.
Le disjoncteur de la figure 2 diffère de celui de
la figure 1 en ce que le coulisseau 11 a été supprimé; cette
suppression entraîne celle la pièce llB qui lui sert de
guide, du joint 12 et du clapet 13. Le piston est main-
tenant un anneau 13A muni d'un clapet unidirectionnel 12B
lo qui s'ouvre lorsque la pression dans le volume V2 devient
supérieure à celle régnant dans le volume de soufflage Vl.
Les cheminées 10 de la figure 1 sont supprimées et
remplacées par de simples ouvertures lOA. La butée 14B, qui
ne s'est pas avérée indispensable à été supprimée.
La fonction qui était assurée par le coulisseau,
et qui était, d'une part, d'assurer l'étanchéité du volume
V2 au déclenchement du disjoncteur pour profiter au maximum
de l'assistance à la manoeuvre due à la surpression dans ce
volume, et, d'autre part, d'éviter toute surpression au
réenclenchement dans le volume V2 pour ne pas augmenter
l'énergie nécessaire à la manoeuvre, est désormais assurée
par une bague 40.
Cette bague a une largeur suffisante pour obturer
les orifices loA lorsque le disjoncteur est en position
enclenchée (position représentée dans la figure 2) et un
diamètre voisin du diamètre intérieur du tube 8B; la bague
porte des bossages sphériques 40A et 40B pour glisser à
frottement doux à l'intérieur du tube 8B. La bague porte
des fraisages 40c pour ne pas obstruer les trous 14C dans le
pistons 14 et qui servent à limiter la pression exercée sur
ce piston au cours de la manoeuvre de déclenchement.
2074433
- 6b -
Le fonctionnement est le suivant, en rappelant que
le disjoncteur fonctionne avec la chambre de coupure
disposée verticalement; l'axe xx est donc vertical, le bas
étant du côté du mécanisme de manoeuvre, à la droite de la
figure 2.
~0~4~3~
_ - 7 -
En position enclenchée du disjoncteur, la bague
repose sur le clapet 16.
La bague est de préférence realisée en acier
A l'ouverture du disjoncteur, l'équipage mobile
est déplacé vers la droite de la figure, mais, en
raison de son inertie, la bague 40 reste pratiquement
immobile, assurant la fermeture des orifices lOA et
permettant ainsi à la pression dans le volume V3 de
monter, jusqu'à la limite fixée par les pertes due aux
petits orifices 14C, et d'aider ainsi à la manoeuvre de
déclenchement. La bague tombe ensuite sur le piston 14
qui s'est deplacé vers la droite la figure 2.
Lors du réenclenchement, la bague remonte,
entraînée par le piston 14, et la surpression dans le
volume V2 est évitée car les orifices lOA restent
ouverts jusqu'à la fin de la manoeuvre.
La variante représentée dans la figure 3
concerne un disjoncteur à chambre verticale ou
horizontale.
Les éléments communs aux figures 1 et 3 ont
reçu les mêmes numéros de référence.
Dans ce mode de réalisation, les ouvertures lOA
sont supprimées; le volume V3 est fermé par un fond 4F;
des ouvertures 4D sont pratiquées dans le tube 4, au
droit du volume V2, pour faire communiquer ce volume V2
avec le volume V4 intérieur au tube 4B et évacuer la
surpression dans ce volume V4; pour faciliter cette
évacuation, le disque de fermeture 17 peut présenter
des perçages 17A. On notera que le volume V4 communique
avec le volume Vo et avec le volume V5 compris entre
les cylindres 4B et 8B.
Les orifices 4D coopèrent avec une bague 41
disposée intérieurement au tube 4, auquel on a donné un
léger ressaut 4E pour limiter la course de la bague 41.
Le fonctionnement est le suivant:
- 8 - 2 0 74 ~ 3 3
- lorsque le disjoncteur est en position
enclenchée (position de la figure 3), la bague occupe
une position indéterminée entre les pièces 4E et 17.
- à l'ouverture du disjoncteur, l'équipage
mobile est entraîné à grande vitesse vers la droite de
la figure; en raison de son inertie, la bague 41 reste
sur place et vient obturer les orifices 4D, fermant
ainsi le volume V2 et permettant à la surpression dans
ce volume de s'exercer pleinement sur le clapet 16 et
aider à la manoeuvre d'ouverture. En fin de manoeuvre
de déclenchement, la bague, par inertie, continue son
chemin et libère les ouvertures 4D, ce qui provoque un
deuxième soufflage en fin de déclenchement.
- à la refermeture du disjoncteur, la bague
reste par inertie en appui sur la pièce 17, laissant
les orifices 4D ouverts, ce qui permet à la surpression
dans le volume V2 de s'évacuer dans le volume V4 à
travers les orifices 17A.
La figure 4 illustre une variante de
réalisation de l'invention, utilisable pour les
disjoncteurs dont la chambre de coupure est disposée
horizontalement.
Cette variante est une adaptation du mode de
réalisation de la figure 2, et c'est la raison pour
laquelle les éléments communs aux figures 4 et 2 ont
reçu les memes numéros de référence à l'exception de la
bague qui a reçu le numéro 42.
La bague 42 est muni d'une gorge annulaire 42A
dans laquelle est logé un ressort 42B de faible
3~ puissance prenant appui d'une part dans le fond du
logement 42A, d'autre part contre le ressaut de la
pièce 8. La bague porte un téton 42C s'engageant dans
une fente 8E du tube 8B pour limiter la course de la
bague 40.
Le fonctionnement est le meme que celui décrit
en référence à la figure 2, le ressort permettant de
9 20~44~
communiquer à la bague un mouvement équivalent à celui
communiqué par la pesanteur.
Bien entendu, la variante de la figure 4 peut
s'appliquer à la bague de la figure 3.
L'invention permet de simplifier la
construction des disjoncteurs tout en conservant les
propriétés d'aide au déclenchement et d'économie
d'énergie au réenclenchement.
