Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SWITCHING DEVICE WITH ANTIARCING SCREEN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1985/005218
Kind Code:
A1
Abstract:
The switching device according to the invention comprises a casing (11) provided with an input terminal (E), an output terminal (S) and, therebetween, an electric circuit (12) including at least two separable contacts (CF, CM) as well as a rotary screen presenting an interposable annular sector between the contacts and displaceable vis-à-vis a wall (30) comprising an opening for the passage of at least one of the contacts (CM). Said wall (30) delimits in the casing (11) two volumes (V1, V2) as well as a lamellar space (V3) enabling to provide for the rolling and cooling of the arc. Said space (V3) communicates with a chamber (32) which enables the gas expulsion with expansion to the chamber (32). The invention enables to obtain a simple and inexpensive way of reliably breaking the arc.

Inventors:
Belbel
Elie, Lauraire
Michel, Moreau
Luc, Lemarquand
Pierre, Paggi
Serge, Comtois
Patrick
Application Number:
PCT/FR1985/000105
Publication Date:
November 21, 1985
Filing Date:
May 03, 1985
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
Telemecanique, Electrique Belbel LA.
Elie, Lauraire
Michel, Moreau
Luc, Lemarquand
Pierre, Paggi
Serge, Comtois
Patrick
International Classes:
H01H9/32; H01H33/06; (IPC1-7): H01H9/32
Foreign References:
US2714144A
US1833173A
FR1217162A
DE735601C
DE1015897B
Download PDF:
Claims:
Revendications de brevet
1. Dispositif interrupteur à seuil d'intensité comprenant un boîtier doté d'une borne d'entrée, d'une borne de sortie et entre cellesci d'un circuit électrique compor¬ tant au moins deux contacts separables, ainsi qu'un écran rotatif présentant une paroi annulaire interposable entre les contacts et déplaçable autour d'un axe avec une course circonférentielle prédéterminée d'une première position à une deuxième position, le déplacement de la paroi annulaire s'effectuant en regard d'une paroi fixe de forme cylindrique et concentrique à la paroi annulaire, cette paroi fixe comportant une ouverture pour le passage de l'un au moins des contacts, tandis qu'un espace lamellaire cylindrique (V3) de longueur notable (Lj_) et de faible épaisseur "h" est déterminé entre la face radialement intérieure (31) de la paroi fixe et la face radialement extérieure (27) de la paroi annulaire (21) de l'écran (20), pour définir dans ledit espace un cheminement lamellaire, caractérisé en ce que : la paroi annulaire (21) est constituée par un secteur annulaire ; la paroi cylindrique fixe (30) est solidaire du boîtier ; deux volumes de détente (V., V) sont délimités dans le boîtier de part et d'autre de la paroi fixe (30) , la grandeur de ces volumes étant notablement plus importante que celle de l'espace lamellaire (V3) , l'espace lamellaire communiquant en permanence avec les deux volumes (V, , v2) pour permettre l'expulsion des gaz avec détente dudit espace vers lesdits volumes à l'intérieur du boîtier.
2. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la paroi cylindrique fixe (30) est formée sur une cloison circulaire (33) du boîtier sépa¬ rant l'intérieur de celuici en deux volumes (V,, v2) dont chacun contient une chambre de détente pour les gaz issus de l'espace lamellaire (V_) .
3. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la paroi cylindrique fixe (30) et le secteur annulaire (21) de l'écran (20) s'étendent sur environ un quadrant en amont et/ou en aval de la zone des contacts (CF, CM) dans le sens de la course de l'écran.
4. Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le secteur annulaire (21) de l'écran (20) forme une coiffe reliée à l'axe de pivotement par au moins une joue de liaison (22, 23) en forme de secteur circulaire située en regard d'une joue fixe (36, 37) solidaire du boîtier (11) et séparée de celleci par un espace lamellaire (V5, Vg) pour déterminer un cheminement complémentaire latéral et lamellaire de laminage et de refroidissement entre l'espace lamellaire circonferentiel (V3) et le ou les volumes de détente (V V2) .
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la course circonférentielle (Lτ_) du secteur annulaire (21) de l'écran est comprise entre 5 et 15 mm et que la hauteur de l'espace lamellaire (V3) situé entre le secteur annulaire et la cloison fixe (33) est comprise entre 0,1 et 0,7 mm.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la joue de liaison (22, 23) de l'écran (20) et la joue fixe (36, 37) du boîtier (11) présentent des chicanes en forme de nervures et d'encoches annulaires (26, 38) coopérantes qui créent un cheminement latéral lamellaire (V5, Vg) entre l'espace lamellaire (V3) et la chambre (32) du volume (V,) .
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le secteur annulaire (21) de l'écran et la joue latérale (22, 23) de l'écran sont moulés d'une pièce en matériau isolant.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux écrans rotatifs (20a, 20b) sont disposés avec leurs axes parallèles ou confondus au voisinage d'un contact mobile à double coupure (40), les deux écrans coopérant avec une armature unique (41) du déclencheur magnétique (42) .
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un élément d'entraînement (50) est prévu sur l'écran pour coopérer avec un moyen d'entraî¬ nement (41) associé au déclencheur magnétique (42) .
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'élément d'entraînement (50) prévu sur l'écran est une face située du côté opposé au secteur annulaire (27) par rapport à l'axe de pivotement (X X) et à distance radiale de cet axe faible relativement à la distance radiale du secteur annulaire.
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le déclencheur magnétique (13) constitue directement le moyen de propulsion de l'écran (20).
12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'un système accumulateur d'énergie est associé à l'écran (20) et constitue en interdépendance avec le déclencheur magnétique (13) le moyen de propulsion de l'écran.
13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une face d'entraînement (50) est prévue sur l'écran rotatif (20) pour entraîner une face d'actionnement du mécanisme d'ouverture des contacts (14), ce mécanisme comprenant un système de déclenchement élasti¬ que.
14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un dispositif de rappel (16) est prévu pour ramener l'écran de sa deuxième position à sa première position.
Description:
DI SPOSITIF INTERRUPTEUR A ECRAN DE COUPURE D 'ARC .

La présente invention concerne un dispositif interrupteur à seuil d'intensité comprenant dans un boîtier une borne d'entrée, une borne de sortie et entre celles-ci un circuit électrique comportant au moins deux contacts separables, ainsi qu'un écran rotatif présentant une paroi annulaire interposable entre les contacts et déplaçable autour d'un axe avec une course circonférentielle prédéterminée d'une première position à une deuxième position, le déplacement de la paroi annulaire s'effectuant en regard d'une paroi fixe de forme cylindrique et concentrique à la paroi annulaire, la paroi fixe comportant une ouverture pour le passage de l'un au moins des contacts.

Dans le brevet US 2 714 144, il est décrit un tel dispositif interrupteur utilisant un écran rotatif cylindrique logé entre un noyau intérieur cylindrique fixe et une enveloppe extérieure cylindrique fixe. L'augmentation de pression causée par un arc de coupure risque cependant d'entraîner une explosion du dispositif ; de plus, lors d'un fonctionne- ment normal du dispositif, les gaz sont évacués à l'atmos¬ phère par un simple évent et provoquent une pollution.

Il est connu d'après les brevets US 1 833 173 et FR 1 217 162 d'utiliser dans un dispositif interrupteur, pour couper un arc électrique engendré par l'ouverture des contacts, un écran en forme de secteur cylindrique interpo¬ sable entre les contacts.

Il convient de rappeler que la coupure d'un arc électrique s'effectue moyennant l'interposition dans le circuit d'une tension d'arc suffisante. Cette tension d'arc correspond à une résistance du plasma de l'arc essentiellement dépendante de sa conductivité J, de sa longueur L et de sa section S suivant la relation IIarc = i è o ' d'autre part, la conduc- tivité de l'arc est diminuée lorsqu'on parvient à abaisser sa température. On conçoit de plus que le temps d'apparition de la tension d'arc et son accroissement /dt, facteurs prépondérants pour assurer une bonne coupure, seront dépen¬ dants de la vitesse de l'écran comme il est dit dans la demande de brevet FR 83 01749 du 4 Février 1983 de la demanderesse.

Les dispositifs interrupteurs à écran rotatif de l'art antérieur ne tirent pas suffisamment parti du caractère rotatif de l'écran et se bornent généralement à confiner l'arc en fin de course dans une fente où pénètre la tranche antérieure de l'écran. D'autre part, la demande de brevet FR 83 01749 précitée décrit un dispositif interrupteur faisant appel à un moyen de cisaillement d'arc constitué par un écran rotatif propulsable à vitesse d'au moins 5 m/s entre les contacts et parvenant en fin de course dans une fente de butée étanche. Il en résulte toutefois une forte surpression des gaz ionisés qui nécessite dans certains cas des dispositions appropriées.

La présente invention a notamment pour but de réaliser un dispositif interrupteur à écran rotatif autorisant de maniè- re simple et peu coûteuse une coupure fiable de l'arc et évitant les risques de pollution et d'explosion.

Elle a de plus pour but d'agencer le système de coupure de l'arc pour permettre de le loger dans un dispositif inter- rupteur offrant un faible volume et plus particulièrement une faible épaisseur.

Selon l'invention, dans un dispositif du type rappelé en préambule, la paroi fixe cylindrique délimite dans le boîtier deux volumes situés chacun d'un côté de la paroi, tandis qu'un espace lamellaire cylindrique de longueur notable et de faible hauteur est délimité entre la face radialement intérieure de la paroi et la face radialement extérieure du secteur annulaire, pour définir dans ledit espace un cheminement lamellaire susceptible d'assurer le laminage et le refroidissement de l'arc, l'espace lamellaire communiquant en permanence avec l'un au moins des deux volumes pour permettre l'expulsion des gaz avec détente dudit espace vers ledit volume.

Par laminage, on veut dire présentement que l'on impose une limite supérieure à la section de l'arc.

Le refroidissement du plasma de l'arc s'effectue donc le long de la paroi fixe concave, la grande longueur de celle- ci pouvant néanmoins être logée dans un espace relativement réduit du dispositif interrupteur grâce à la forme arrondie de ladite paroi. Cette forme arrondie, en combinaison avec l'axe de pivotement servant d'axe de référence, permet de légères variations du jeu radial entre la paroi fixe et le secteur annulaire sans causer de frottements ou de coince- ments de l'écran. La paroi fixe peut par exemple s'étendre sur au moins environ un quadrant en aval de la zone des contacts dans le sens de la course de l'écran, afin de provoquer un ref oidissement important de l'arc.

Dans un mode de réalisation préférentiel, le secteur annu¬ laire de l'écran forme une coiffe reliée à l'axe de pivote¬ ment par au moins une joue de liaison en forme de secteur circulaire située en regard d'une joue fixe solidaire du boîtier et séparée de celle-ci par un espace lamellaire pour déterminer un cheminement complémentaire latéral et lamel¬ laire de communication entre l'espace lamellaire et le ou les volumes de détente.

L'intérieur de la coquille ainsi constituée par l'écran détermine une partie du volume de détente.

La joue de liaison de l'écran et la joue fixe du boîtier peuvent avantageusement présenter des chicanes en forme de nervures et d'encoches annulaires coopérantes d'augmenta¬ tion du cheminement latéral lamellaire.

D'autres particularités ainsi que les avantages de l'inven- tion apparaîtront de manière plus détaillée à la lumière de la description ci-après :

La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudi¬ nale d'un dispositif interrupteur équipé de l'écran conforme à l'invention, et montré dans sa position de fermeture des contacts ;

La figure 2 représente l'écran dans sa position d'ouverture des contacts ;

La figure 3 représente un autre mode de réalisation du dispositif ;

La figure 4 est la coupe du dispositif de la figure 3 selon le plan IV-IV passant par l'axe de pivotement ;

La figure 5 montre en perspective un dispositif à double coupure conforme à l'invention.

Le dispositif interrupteur 10 illustré par la figure 1 est un dispositif à seuil d'intensité comprenant dans un boîtier 11 doté d'une borne d'entrée E et d'une borne de sortie S entre lesquelles se trouve un circuit électrique 12 compor¬ tant au moins deux contacts separables ; ces contacts sont schématisés sur la figure 1 par un contact fixe CF et un contact mobile CM. Le contact mobile CM est relié à la borne S et le contact fixe CF est relié à la borne d'entrée E par l'intermédiaire d'un dispositif déclencheur 13.

Le dispositif déclencheur 13 comprend un organe magnétique à armature déplaçable par exemple en cas de surintensité pour permettre, d'une part, l'ouverture des contacts au moyen d'un mécanisme 14 et, d'autre part, le déplacement de l'écran à l'aide d'un moyen propulseur schématisé en 15.

Le dispositif interrupteur 10 comprend un écran rotatif 20 qui présente un secteur annulaire 21 en forme de coiffe cylindrique et deux joues latérales 22, 23 de liaison avec des tourillons 24, 25 autorisant un pivotement autour d'un axe X-X. L'écran 20 est moulé d'une pièce en matière isolan¬ te. Il est prévu sur la face extérieure des joues 22, 23 des nervures annulaires 26 dont la fonction sera expliquée plus loin. Les joues du secteur annulaire couvrent dans le pré- sent exemple une aire supérieure à un quadrant.

Le boîtier comprend une paroi cylindrique fixe 30 délimitant de chaque côté un volume V,, V 2 . Selon l'invention, un espa¬ ce lamellaire cylindrique V 3 est généré par le déplacement de l'écran et s'insère entre les volumes V- et V 2 . L'espace lamellaire V 3 de longueur circonférentielle L, , par exemple de 5 à 15 mm et de faible épaisseur h, par exemple de 0,1 à 0,7 mm, est ménagé entre la face radialement intérieure 31 de la paroi 30 et la face radialement extérieure 27 du secteur annulaire 21 de l'écran. La paroi fixe 30 couvre un espace d'environ un quadrant en aval de la zone des contacts CF, CM par rapport à la direction de déplacement de l'écran lors d'une ouverture des contacts, cette direction étant représentée par la flèche F.

L'espace lamellaire V, définit un cheminement susceptible d'assurer le laminage, l'allongement et le refroidissement de l'arc et il communique en permanence avec une chambre 32 prévue dans le volume V, pour permettre l'expulsion des gaz avec détente de l'espace V-. vers la chambre 32 et de celle- ci vers l'atmosphère.

- t -

Un espace lamellaire V. subsiste en aval de la zone des contacts pendant tout le mouvement de l'écran sur une longueur L 2 suffisante pour éviter un reflux de l'arc.

La paroi cylindrique fixe 30 est constituée de préférence (figure 3) par une cloison 33 séparant l'intérieur du boîtier 11 en un volume V- ^ comprenant la chambre 32 et en un volume V- comprenant une chambre 34 ; la cloison 33 comporte une ouverture 35 qui permet, d'une part, la levée du contact mobile CM vers la chambre 34, d'autre part, l'expulsion des gaz du volume V, vers cette même chambre en addition à leur expulsion vers la chambre 32.

Le boîtier 11 présente en regard des joues latérales 22, 23 de l'écran des joues fixes 36, 37 s'étendant sur une distan¬ ce circonférentielle environ égale à L, + L 2 e dotées de nervures et de rainures 38 annulaires et complémentaires des nervures et rainures 26 de l'écran rotatif ; les éléments de forme annulaire " 38 déterminent des espaces lamellaires laté- raux V-, V g respectivement associés aux joues 22, 23 et de longueur plus importante que le rayon du secteur annulaire.

Ces espaces, par exemple de hauteur comprise entre 0,1 et 0,7 mm, assistent l'espace V 3 pour procurer un laminage plus intense et un meilleur refroidissement de l'arc ; les gaz ionisés de l'arc vont en effet trouver dans ces espaces un cheminement lamellaire vers la chambre 32.

On constate que la nature rotative de l'écran entraîne en combinaison avec les espaces lamellaires V 3 à V g précédem¬ ment définis un encombrement réduit en longueur du disposi¬ tif interrupteur, ainsi qu'un laminage et un refroidissement importants puisque l'on impose un trajet d'arc à la fois le long du secteur annulaire et des joues latérales de l'écran.

Le dispositif interrupteur représenté sur la figure 5 comprend un organe à double coupure 40, plus précisément à contacts fixes CF a , CF b et contacts mobiles CM a , CM. présen-

tant la particularité d'être doté de deux écrans rotatifs 20a, 20b conformément à l'invention ; ces écrans possèdent une échancrure 28 pour le passage des contacts et ils ont leurs axes de pivotement confondus en Y-Y ; ils coopèrent par exemple au moyen d'une tige de poussée ou de traction 41 avec une armature unique du déclencheur magnétique 42. Il en résulte une grande simplicité et un encombrement réduit pour le dispositif.

II est avantageusement prévu sur l'écran 20 un élément ou une face d'entraînement 50 pour coopérer avec un moyen d'entraînement 41 associé au déclencheur magnétique (figure 1) , celui-ci constituant dès lors directement le moyen de propulsion de l'écran ; on associe de préférence à l'écran un dispositif de rappel 16 pour le ramener à sa position initiale. La face d'entraînement 50 est par exemple située avantageusement du côté opposé au secteur annulaire 27 par rapport à l'axe de pivotement X-X et à distance radiale de cet axe relativement faible par rapport à la distance radia- le du secteur annulaire.

Un système accumulateur d'énergie peut être associé à l'écran pour constituer en interdépendance avec le déclen¬ cheur magnétique 13 le moyen de propulsion de l'écran.

Dans un mode de réalisation très simple, une face d'entraî¬ nement est prévue sur l'écran rotatif 20 pour coopérer avec une face d'actionnement du mécanisme 14 d'ouverture des contacts, ce mécanisme comprenant un système de déclenche- ment élastique.

Il va de soi que l'on peut apporter des modifications au dispositif interrupteur décrit sans pour autant sortir du cadre de l'invention.