CA1189554A - Dispositif automatique de limitation de courants de court-circuit - Google Patents

Dispositif automatique de limitation de courants de court-circuit

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CA1189554A
CA1189554A CA000408407A CA408407A CA1189554A CA 1189554 A CA1189554 A CA 1189554A CA 000408407 A CA000408407 A CA 000408407A CA 408407 A CA408407 A CA 408407A CA 1189554 A CA1189554 A CA 1189554A
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Elie Belbel
Louis Fechant
Michel Lauraire
Andre Haury
Lucien Siffroi
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Telemecanique SA
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La Telemecanique Electrique SA
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    • H01H9/30Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/32Insulating body insertable between contacts

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  • Protection Of Static Devices (AREA)
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Abstract

DE DIVULGATION Dispositif comportant un moyen simple de maintenir les contacts écartés et isolés l'un de l'autre après une disjonction. Un écran (32), constitué par une plaquette isolante de faible épaisseur "e", est placé entre deux leviers de contact mobiles (16, 17) et s'appuie à l'aide de ressorts (63,64) contre des rebords (56, 57) qui sont solidaires des leviers et qui s'écartent lorsque apparaissent des courants de court-circuit pour permettre à cet écran d'être projeté rapidement entre les pastilles de contact (28, 29). Ce dispositif disjoncteur simple est avantageusement présenté sous une forme élémentaire et peut être utilisé tel quel ou en association avec un contacteur pour opérer la protection de lignes qui alimentent des appareils consommateurs.

Description

s~

L'invention se rapporte à un dispositif interrupteur limiteur comprenant, d'une part, deux contacts mobiles placés chacun à ~'extrémité d'un levier porte contact qui oscille au-tour d~n) pivot et qui est soumis à l'action d'un ressort de rappel, l~s bras respectifs de ces deux leviers étant placés dans un nlême plan d~ rotation et étant disposés sensiblement parallèlement l'un en regard de l'autre lorsque le dispositif est fermé, de sorte que des forces de répulsion apparaissant lorsque ces bras sont parcourus par des courants très élevés, 10 écartent ces deux leviers en sens inverse et comprenant, d~autre part, des moyens mécaniques aptes à maintenir les contacts sépa-rés l'un de l'autre après l'apparition de ces courants.
De tels dispositifs interrupteurs limiteurs sont avantageusement utilisés en association avec des disjoncteurs pour assurer la protection des lignes qui alimentent des appa-reils consommateurs de courant notamment lors de l'apparition de courts-circuits.
Dans des dispositifs disjoncteurs connus, dont la constitution générale répond à celle définie ci-dessus, les 20 moyens mécaniques qui ont pour but de maintenir les contacts séparés l'un de l'autre, ne deviennent actifs que si une course relativement importante est effectuée par au moins un des le-viers.
On peut donc craindre que l'apparition de courants intenses, qui ne développent toutefois pas des forces de répul-sion susceptibles de provoquer une course minimale, soit suivie d'une nouvelle fermeture des contacts, et que la résistance mécanique opposée par ces dispositifs d'accrochage ne viennent retarder l'ouverture.
De tels phénomènes sont particulièrement dangereux lorsque ces disjoncteurs sont placés en série avec des contac-teurs dont les temps de réaction à une commande automatique d'ouverture sont sensiblement plus longs que ceux auxquels réponden~ les disjoncteurs.
Par ailleurs, les disjoncteurs connus présentent généralement une structure relativement compliquée qui est pour partie due à la complexité des organes d'accrochage utilisés pour maintenir automatiquement le disjoncteur ouvert, et pour partie due à celle des dispositifs manuels de réarmement.
L'invention se propose par suite, de fournir un dis-10 positif limiteur de courant dont la structure générale corres-pond à une disposition connue ayant donné entière satisfaction, mais dans lequel des mesures particulières seront prises pour ecarter les inconvénients de l'art connu,mentionnés ci-dessus ;
l'invention vise en particulier à fournir un dispositif limiteur dans lequel les deux contacts seront maintenus é~artés et seront galvaniquement isolés l'un de l'autre dès qu'un écartement très faible apparaltra entre eux, permettant ainsi sa mise en série avec un appareil contacteur.
Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au 20 fait qulun écran mince isolant placé entre les bras des leviers porte-contacts et apte à se déplacer dans un plan sensiblement perpendicu~aire au plan de rotation commun à ces leviers est, d'une part, soumis à l'action d'au moins un organe élastique qui tend à le projeter entre les deux pastilles de contact et que, d'autre part, cet écran est maintenu dans une position armée, où cet organe élastique est comprimé par au moins une surface de butée appartenant à au moins un des leviers de contact.
On connait déjà, par exemple, par le brevet USA 3 168 30 627 des dispositifs interrupteurs faisant appel à deux contacts mobiles placés chacun à l'extrémité d'un support déformable et à

55~

un écran isolant qui se déplace entre eux.
Dans ce dispositif connu, les mouvements de l'écran sont provoqués par une bobine et par un ressort de compression de fa~on à fonctionner comme un interrupteur télécommandé, tan-dis q~'en raison des liaisons établies entre cet écran et ces supports de contacts, un fonctionnement en interrupteur-limi-teur est totalement exclu.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après.
Aux dessins annexés La figure 1 illustre une vue en élévation en coupe par un plan médian PP' contenant les leviers de contacts ;
La figure 2 représente une vue de dessus de l'appa-reil selon la figure 1, coupé par un plan brisé V W ;
La figure 3 montre une vue de côté d'un appareil dis-joncteur faisant appel à trois dispositifs selon la figure 1, associés et coupés chacun par des plans ~R', SS' et TT';
La figure 4 montre en élévation un détail des leviers dans leurs régions de contact ;
La figure 5 illustre un organe de réarmement simple, dans une vue de côté passant par le plan RR' ;
La ~igure 6 représente en perspective une pièce rapportée apte à guider l'écran et les ressorts ; et La figure 7 montre une variante de réalisation de l'écran et des leviers en élévation.
Un appareil limiteur présenté, par exemple, sous la forme d'un boitier unipolaire 1 à la figure 1 et constitué, par 30 exemple, par l'association de deux demi-boitiers 3, ~ symétri-ques par rapport au plan de la figure, comporte principalement ~39~5~

Ull premier volu~e intérieur 5 placé dans une région lnfériellre 6 du boltier et un second volume intérieur 7 placé dans une région supérieure 8 du boitier. La région inférieure du boltier pré-sente une surface de base extérieure servant de préférence à la fixation de l'appareil 15 et deux prolongements latéraux 9, 10 opposés qui re,coivent chacun un conducteur 11 respectivement 12 pour le raccordement électrique de l'appareil, qui peut être effectué, soit grâce à une plage de raccordement 13 de ce conducteur représenté à droite de la figure, soit à l'aide 10 d'organes de raccordement faisant appel à une vis 14 et à une douille 14' se prolongeant au-delà de la base. Le second volume inférieur 5 re,coit deux leviers de contact 16 et 17 ayant chacun une première extrémité 18 respectivement 19, pivotée autour d'un pivot 20 respectivement 21. Ces deux pivots ont des axes paral-lèles et perpendiculaires à un plan PP' médian dans lequel peu-vent osciller les leviers et sont placés au voisinage de la base 15.
Ce plan PP' représente avantageusement le plan de joint des deux demi-boîtiers 3, 4, voir figure 2, Chaque première extrémité 18, 19 de levier est reliée à un conducteur de raccordement par une tresse métallique, ou conducteur déformable équivalent 22 respectivement 23, dont une première portion 24 respectivement 25, circule sensiblement parallèlement à la base.
Les premières extrémités 18, 19 sont placées au voi-sinage des pivots de fa,con que les mouvements des leviers de contact ne provoquent qu'une légère déformation des secondes portions 26, 27 de ces tresses métalliques, qui sont elles-mêmes sensiblement perpendiculaires à la base 15, et sont reliées aux 30 pieces 11, 13.
Des pastilles de contact 28, 29 sont placées aux 55~

secondes extrémités 30 respectivement 31 des bras des leviers qui sont opposées à celles recevant les tresses. Ces bras sont disposés sensiblement parallèlement entre eux et en regard l'un de l'autre, perpendiculairement à la base 15.
Les bords 34, 35 de ces extrémités qui sont opposées aux pastilles de contact, présentent chacun un bossage 36 res-pectivement 37.
Deux ressorts de pression de contact 38 respecti-vement 39 s'étendant sensiblement autour d'un axe commun XX', 10 parallèle à la base 15 et placés dans le plan médian, s'appuient, d'une part, sur un bossage et, d'autre part, sur une paroi latérale ~0 respectivement 41 du boitier ; Ces deux parois sont sensiblement parallèles aux bras des leviers et sont sen-siblement parallèles à un plan RR' du bo;tier qui est perpen-diculaire à la base et qui sépare symétriquement les deux pivots et les deux leviers.
Le ressort 39 s'appuie éventuellement sur la paroi voisine 41 grâce à une pièce de réglage 42.
Ces deux ressorts appliquent donc sur les leviers 20 des forces de pression opposées qui maintiennent les pastilles l'une contre l'autre, et de façon telle que les deux leviers prennent des positions sensiblement symétriques par rapport à un plan RR' passant entre les pivots perpendiculairement au plan PP' .
Une chambre d'arc 43, placée dans le second volume intérieur 7, co~porte une multiplicité d'ailettes 44 fourchues, disposées de préférence de façon rayonnante vers les contacts, de facon à recevoir et à fractionner un arc apparaissant entre les extrémités des leviers lors d'une coupure.
Ces ailettes peuvent être maintenues soit par des surfaces de forme verlant de moulage avec les demi-boltiers ~8~5~

isolants 3, ~, soit être disposées à l'intérieur d'un boltier d'arc sépare placé à l'intérieur du premier volume 7.
Les ressor~s 38, 39 peuvent également être, soit guidés dans des demi-logements 46, 47 des demi-boltiers, soit être placés dans des douilles de guidage 46', 47' pincées entre les demi-boltiers et présentant ces logements.
Dans des zones latérales 48, 49 du premier volume intérieur 5, placées entre les tresses et les ressorts, sont disposées deux pièces magnétiques 50 respectivement 51, prenant 10 chacune la forme d'un U, dont les branches 52, 53 respectivement 54, 55 entourent au moins partiellement les bras des leviers, voir figures 1, 2 et 3 ; Ces pièces magnétiques sont mai.ntenues par des formes en relief ou en creux portées par les demi-bo;-tiers.
~ es pastilles de contact 28, 29 possèdent chacune un rebord transversal 56 respectivement 57, placé du côté du pivot correspondant, ces deux rebords étant sensiblement orientés dans le prolongement l'un de l'autre, voir figure 4.
Dans une zone centrale 5' du premier volume 5 qui est 20 comprise entre les leviers de contact et entre les pièces magné-tiques, est disposé un écran 32 qui prend la forme d'une pla-quette rectangulaire de faible épaisseur "e" en matériau isolant, voir aussi les figures 2 et 3.
Cet écran, dont le plan propre est placé dans le plan RR', peut se déplacer dans ce plan soit grâce à deux bords laté-raux opposés et parallèles 58, 59 qui sont guidés dans deux rai-nures de guidage opposées 60, 61 formant des chicanes qui sépa-rent les deux leviers 16, 17 et portées respectivement par une surface interne de chaque demi-boitier, voir figure 3, soit dans 30 un intervalle de guidage approprié, voir la figure 6 décrite ulté-rieurement.

ss~
Vn bord supérieur 33 de cet écran est placé contre au moins un, et éventuellement les deux rebords transversaux 56, 57 des pastilles de contact constituant des butées mobiles, et est maintenu dans cette position à llaide de deux ressorts de compression armés 63, 64 d'axes parallèles qui slappliquent, d'une part, sur un fond 65 du boltier portant la base 15 et, dlautre part, sur deux points dlappui 66, 67 de llécran, opposés au bord supérieur 33 et voisins des bords latéraux de guidage 58, 59.
Les deux rainures de guidage slétendent suffisamment vers la chambre d'arc, pour que l'écran isolant puisse se dépla-cer sous l'effet des ressorts et atteindre une position plus éloignée du fond où le bord supérieur atteint le point A, voir figure 1.
Le fonctionnement de ce disjoncteur résulte du fait que lorsque des forces de répulsion, qui s'appliquent sur les bras des leviers et dont le rendement est amélioré par les pièces magnétisables, écartent les leviers d'une quantité légè-rement supérieure à l'épaisseur "e", l'écran isolant 32 échappe 20 au rebord 56, 57 et est très rapidement propulsé entre les pas-tilles de contact. Le passage de cet écran produit non seulement un étirement de l'arc, qui prend naissance entre les pastilles, vers les ailettes, mais également l'interposition d'un obstacle qui empêche les pastilles d'entrer en contact immédiatement après leur séparation, et qui opère ensuite un isolement partiel de deux demi-chambres symétriques 43', 43" formant ensemble la totalité de la chambre 43.
Afin que l'arc s'accroche rapidement sur les ailettes éventuellement en contournant le bord supérieur 33 de l'écran, 30 et se dirige rapidement vers les ailettes 44', 44" de ces demi-chambres, deux ailettes 68, 69, plus longues que les autres, ~955~
peuvent etre placées de part et d'autre du point ~, et au voi-sinage immédiat de ce point.
Par ailleurs, voir figure 3r l'écran peut comporter un prolongement 70 dirigé vers le Eond ou base du bo;tier, ou présenter un bord inférieur suffisamment éloigné de 33 pour éviter l'amorçage d'un arc entre les extrémités inférieures des leviers, ce prolongement étant placé par exemple en regard de la nervure transversale 72 pour former une chicane.
Afin que l'un des rebords au moins, par exemple, le 10 rebord 57, d'un des leviers, par exemple le levier 16, soit placé au repos en regard de l'extrémité 33 de l'écran, ce levier est placé en appui sur une surface de butée 45 du boitier, por-tée par exemple par une nervure transversale 72 isolante qui peut faire partie du boltier ou être portée par une pièce par-ticulière comme on le verra ultérieurement ; cet appui est opéré
par son ressort de rappel 38, la position ainsi occupée servant à déterminer également celle de l'autre levier 17 qui est soumis à l'action de son propre ressort de rappel 39. Les deux ressorts doivent présenter, par suite, des caractéristiques différentes 20 pour que cet appui sur 45 soit réalisé dans tous les cas ; Dans un mode de réalisation préféré, le ressort 38 exerce sur le levier 16 lors~ue celui-ci est au repos, une force dirigée de gauche à droite, qui est supérieure à la force qui est exercée par le ressort 39 en sens inverse sur le levier 17 quand le contact 29 est appuyé sur le contact 28. Lors d'une ouverture automatique, le levier 17 qui est le moins chargé, s'écartera donc plus rapidement que l'autre.
L'efficacité du dispositif interrupteur-limiteur qui vient d'etre décrit tient notamment au fait que l'écran, grâce à
30 sa légèreté, est très rapidement propulsé entre les pastilles, et que les leviers de contact sont soumis à des forces de répul-~9S5~

sion importantes en raison de la faible distante qui peut séparerces leviers lorsque l'écran possède une faible épaisseur.
Le réarmement de l'appareil, qui a pour but de dé-placer l'écran depuis la position correspondant à celle où le bord supérieur 33 est en A ]usqu'à la position repLésentée à la figure l, est effectué grâce à un poussoir plat 78 de faible épaisseur, voir la figure 5. Ce poussoir qui est placé comme l'écran 3~ dans le plan RR' coulisse vers le bas grâce à deux rainures 79, 80 appartenant au boitier qui guide ses bords 10 parallèles 81, 82 lorsque son extrémité supérieure 83 traversant une ouverture 84' du toit 84 est soumise à une manoeuvre appro-priée. Ce poussoir qui est maintenu dans la position haute visi-ble à la figure 5 par des moyens élastiques non représentés, se déplace également entre les ailettes 68 et 69 ; pour permettre à
l'arc de s'étirer entre ces ailettes 68, 69 vers la partie supé-rieure de la chambre, la région inférieure 78' de ce poussoir présente une échancrure 78" qui lui permet également de ne pas empêcher la refermeture des contacts lorsque le poussoir est en position basse indiquée en pointillé sur la figure 5.
Entre les parois latérales 40, 41, le toit 84 opposé
à la base 15, et les parois longitudinales 86, 87 du boltier d'une part, et les surfaces de forme qui maintiennent les ailettes dans la chambre d'arc 43, on peut disposer un chemin d'évacuation et de laminage des gaz qui apparaissent lors d'une coupure automati~ue ; un tel canal comprend par exemple, voir figures 1 et 3, une ouverture supérieure 88 opposée aux leviers, et s'étendant dans le plan PP' entre les points 88' et 88" où
aboutissent deux ailettes les plus éloignées l'une de l'autre, un premier canal 89, éventuellement des obstacles tels que 90', 30 90" prenant la forme de grillage ou de tôles perforées, un second canal 91' respectivement 91" contournant par exemple les 55~
logement 47, 46 des ressorts de pression, et enfin un orifice d'échappement 92l respectivement 92'l débouchant par exemple dans une paroi latérale 41 respectivement 40 au voisi-nage des bornes 12,13 voir la figure 3.
Le boitier de llappareil unipolaire peut avantageu-sement être presenté sous une forme élémentaire ne contenant que les éléments nécessaires à la coupure d'un conducteur de phase, de sorte que plusieurs boitiers élémentaires pourront être asso-ciés côte à cote lorsque l'on doit effectuer la protection d'une 10 ligne polyphasée, voir la figure 3, par exemple à l'aide de tiges d'accouplement 93, traversant les différents boitiers 94, 95, 96.
Les amplitudes des mouvements des leviers étant importantes au voisinage des pastilles de contact, l'écran a été
avantageusement appuyé sur celles-ci afin que sa libération soit immédiate. On pourrait toutefois retenir un bord 120 d'un écran 93 par un crochet 117 du levier 119 placé entre la pastille 115 et le pivot 116, tel que cela est illustré à la figure 7 ; dans ce cas, on disposera néanmoins le bord supérieur 118 de l'écran 20 au voisinage des pastilles de contact pour que l'étirement de l'arc et la séparation galvanique se produise très rapidement après l'ouverture, comme dans l'exemple précédent.
Les rainures de guidage 60, 61 de l'écran, la nervure 72 et la surface de butée 45 du levier de contact 16 peuvent avantageusement être portés par une pièce moulée isolante repré-sentée en 100 à la figure 6 et se plaçant dans le premier volume intérieur 5 entre les demi-boitiers au moment du montage.
Cette pièce 100 comporte ici une seule rainure ou intervalle de guidage 101 pour l'écran 32, qui est placée dans 30 le plan RR' et qui aboutit à deux logements cylindriques parallèles 102, 103, destinés à recevoir les ressorts 63, 6~ ;

559~

cette rainure 101 est limitée par des l~arois 104, 105, sensible-ment parallèles au plan RR' dont l'une porte la surface de butée 106 correspondant à 45 et qui sont toutes deux reliéés à deux murs extérieurs 107, 108 parallèles au plan médian PP'.
Ces murs qui isolent localement les leviers de contact 16, 17 et les branches métalliques des pièces magnéti-ques 50 et 51 comportent deux paires de logements extérieurs ouverts 109, 110 et respectivement 111, 112 pour recevoir ces branches et cooporer au maintien mécanique des pièces magné-10 tiques , deux logements voisins 110, 112, disposés sur un mêmemur tel que 108, sont séparés par une cloison telle que 113 pour éviter un amorçage d'arc intempestif entre deux pièces magnéti-ques.
~ es leviers 16, 17 se déplacent dans deux encoches 114, 115 qui sont placées entre les murs 107, 108 et qui abou-tissent aux parois 104, 105.

Claims (8)

  1. Revendications I.Dispositif interrupteur-limiteur comprenant :
    - un boîtier isolant ayant un socle et un plan de symétrie sensiblement perpendiculaire à ce socle ;
    - deux leviers de contact montés dans un premier volume à
    l'intérieur du boîtier et mobiles autour de pivots sensible-ment parallèles audit plan de symétrie, les dits pivots et leviers étant disposés symétriquement par rapport audit plan de symétrie et les leviers ayant des extrémités de pivotage plus proches du socle que leurs extrémités opposées,lesdits leviers étant chacun soumis à un ressort de manière à appliquer l'une contre l'autre deux pastilles de contact placées aux-dites extrémités opposées respectives jusqu'à ce qu'une va-leur prédéterminée de courant de surcharge engendre des for-ces de répulsion suffisantes pour les écarter.
    - un écran isolant d'épaisseur prédéterminée monté coulissant entre les leviers de façon à les isoler électriquement l'un de l'autre dans n'importe laquelle de ses positions ;
    - des ressorts de compression montés dans le boîtier entre le socle et l'écran isolant ;
    - une chambre d'arc comportant une pluralité d'ailettes dis-posées symétriquement par rapport audit plan de symétrie, dans un second volume, à l'intérieur du boîtier, plus éloi-gné du socle que ledit premier volume, deux des ailettes formant un intervalle situé dans le prolongement de l'écran ; et - des organes de verrouillage solidaires d'au moins l'un des-dits leviers et agencés d'une part,pour verrouiller, lorsque les pastilles sont en contact mutuel, l'écran isolant dans une position de repos dans laquelle son bord supérieur est situé au voisinage immédiat des pastilles et, d'autre part, pour libérer l'écran lorsque les pastilles sont séparées par une distance minimale égale à l'épaisseur de l'écran,ce dernier étant alors déplacé par les ressorts de compression jusqu'à une position active dans laquelle le bord supérieur de l'écran est engagé dans ledit intervalle.
  2. 2. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 1, dans lequel ledit boîtier comporte deux parois la-térales sensiblement parallèles audit plan de symétrie, caractérisé par une cloison isolante posée entre les leviers sensiblement perpendiculairement audit plan de symétrie et munie d'une fente, en ce que lesdites parois latérales sont chacune munies d'une rainure disposée dans ledit plan de sy-métrie, que ledit écran isolant coulisse dans lesdites rai-nures et se déplace dans ladite fente ; que deux pièces ma-gnétiques en U sont montées dans le boîtier de manière telle que leurs branches respectives entourent au moins partielle-ment les leviers et que le bord inférieur dudit écran reste engagé dans lesdites rainures dans la position active de l'écran.
  3. 3. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que les pastilles de contact ont une por-tion de surface de butée isolante plus proche desdites extré-mités de pivotage que le reste de la surface desdites pas-tilles et constituant lesdits organes de verrouillage.
  4. 4. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que lesdits organes de verrouillage compren-nent un crochet formé sur l'un quelconque des deux leviers et coopérant avec une ouverture ménagée dans ledit écran et fai-sant saillie avec une portion de surface du levier plus pro-che du pivot que des pastilles.
  5. 5. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce qu' un premier ressort exerce sur un premier levier correspondant une force supérieure à celle exercée sur l'autre levier par l'autre ressort, et que le boîtier comporte une butée fixe contre laquelle le premier ressort applique le premier levier.
  6. 6. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 2, dans lequel le boîtier comporte en outre deux au-tres parois latérales parallèles audit plan de symétrie et une paroi supplémentaire parallèle au socle, les ailettes s'éten-dant radialement à partir d'une première région dudit second volume plus proche des leviers que de ladite paroi supplémen-taire, jusqu'à une seconde région du second volume plus pro-che de ladite paroi supplémentaire que la première région, caractérisé par des canaux de décharge des gaz formés dans le boîtier dans ladite seconde région et le long des deux dites autres parois latérales et des ouvertures d'échappement des gaz formés dans lesdites autres parois latérales en des em-placements plus proches du socle que de ladite paroi supplé-mentaire.
  7. 7. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 1, caractérisé en ce que les deux dites ailettes sont plus lon-gues que les autres.
  8. 8. Dispositif interrupteur-limiteur selon la revendi-cation 2, caractérisé en ce que ladite cloison isolante, ladite fente et lesdites rainures sont réalisées dans une seule pièce iso-lante montée comportant des logements pour lesdits ressorts de compression.
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