CA2737011C - Systeme a clapet pour chambre de coupure, et disjoncteur le comprenant - Google Patents

Abstract

Un système de fermeture pour une chambre de coupure (26) d'un disjoncteur à haute performance de coupure a été développé. Le système selon l'invention comprend un premier passage muni d'un ensemble de filtres (66) apte à supporter des pressions usuelles occasionnées par les gaz issus de l'arc de coupure, notamment de l'ordre de 10 à 12 bars, et un deuxième passage fermé par un dispositif à clapet (70) permettant un échappement direct des gaz lorsque la pression dépasse un seuil, de façon à éviter toute explosion du boîtier. La paroi externe (46) de la chambre de coupure (26) est adaptée au logement du disjoncteur pour, y compris en cas d'ouverture du dispositif à clapet (70), diriger les gaz et éviter tout amorçage sur le châssis. Le dispositif à clapet (70) comprend une membrane en polymère adapté, notamment un aramide.

Description

SYSTEME A CLAPET POUR CHAMBRE DE COUPURE, ET
DISJONCTEUR LE COMPRENANT
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne les chambres d'extinction d'arc des appareils de protection de type disjoncteurs à haute performance de coupure. Plus généralement, l'invention est relative à
un système de fermeture permettant le refroidissement et la filtration des gaz issus d'un arc électrique, mais évacuant lesdits gaz de façon différenciée selon l'importance du défaut et de la surpression ainsi engendrée.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les disjoncteurs basse tension de fort calibre comportent le plus souvent des contacts séparables disposés à l'entrée d'une chambre d'extinction d'arc : lors de la séparation des contacts provoquée par un déclencheur suite à une surintensité, un arc électrique naît entre les contacts et se propage dans la chambre d'extinction d'arc destinée à
absorber l'énergie de l'arc en maintenant sa tension. La chambre d'extinction comporte une pluralité de séparateurs disposés transversalement à l'arc et destinés à le fractionner ;
ce fractionnement permet d'augmenter la tension de l'arc et de le refroidir par échange thermique avec les séparateurs, qui sont supportés par deux parois latérales de la chambre disposées en regard l'une de l'autre perpendiculairement aux séparateurs.
La chambre est soumise à des contraintes thermiques, mécaniques et électriques très élevées : un courant de 200 kA maintenu pendant 4 ms à une tension d'arc de dégage ainsi une énergie de 400 kJ, la colonne de plasma formant l'arc peut atteindre une température située entre 3500 et 20000 C, et la pression dans la chambre d'extinction peut simultanément atteindre 1,4 MPa. La surpression engendrée est transmise au boîtier du disjoncteur, et différents moyens ont été mis en place pour répondre à cette contrainte.
2726 l'A

2 Une solution consiste à prévoir des clapets permettant l'échappement des gaz, tel que décrit par exemple dans EP 0 206 882, V1/0 01/67475, US 5 753 878 ou US 6 703 576 ; le document US 6 670 872 prévoit une augmentation préalable de volume interne, avec un soufflet libérant une ouverture d'échappement après extension. Ces moyens permettent d'éviter l'explosion du boîtier du disjoncteur ;
cependant, une fois libres, les gaz ionisés peuvent se diriger vers les parties de raccordement, sous tension, du disjoncteur, ce qui peut générer un éventuel amorçage sur le bâti. Qui plus est, la chaleur des gaz issus de l'arc entraîne un risque accru pour l'opérateur en cas de court-circuit.
Pour éviter ce problème, certains disjoncteurs présentent des systèmes de filtration permettant de refroidir et déioniser les gaz issus de l'arc de façon à
garantir un environnement externe sécurisé. Le système de filtration comprend classiquement, tel que par exemple décrit dans US 7 176 771 ou FR 2 788 372, des chicanages et des passages étanches pour imposer aux gaz d'y circuler ; en corollaire, des moyens d'étanchéité retiennent les gaz à l'intérieur du boîtier tant que la filtration n'est pas réalisée. Or les disjoncteurs ayant des performances extrêmes peuvent voir la pression résiduelle à l'intérieur de leur boîtier devenir très importante : par exemple, pour un disjoncteur affichant une performance triphasée de 200 kA 508 V, une performance de 174 kA 508V monophasé est requise par les normes ANSI, et la pression générée peut être supérieure à 14 bars. Or les systèmes de filtration résistent difficilement au-delà de 14 bars avec, outre une possible explosion du boîtier, casse ou arrachage des joints d'étanchéité, ce qui implique un écoulement non maîtrisé des gaz et donc un danger pour un opérateur et un risque d'amorçage.

2a EXPOSÉ DE L'INVENTION
Parmi autres avantages, l'invention vise à pallier des inconvénients des chambres d'extinction d'arc existantes. En particulier, l'invention se propose de maintenir un passage de filtration des gaz tout en prévoyant une solution lorsque la pression interne devient trop importante pour un boîtier moulé de disjoncteur.
La présente invention vise une paroi externe (46) d'une chambre d'extinction d'arc (26), adaptée pour reposer sur deux rebords (72) d'un logement de boîtier d'appareil de coupure (10), ladite paroi externe (46) comprenant une grille rigide (54) de fermeture du logement, la coupe de ladite grille (54) orthogonale à la surface de fermeture du logement comprenant une partie d'extrémité (74) qui peut reposer sur les rebords (72) en saillie par rapport à une partie intermédiaire (76) qui petit s'insérer dans l'espace défini par lesdits rebords (72), et un dispositif formant clapet (70) couplé sur la grille (54) au niveau de la partie intermédiaire (76) en faisant saillie sur au moins deux côtés par des lèvres (80) pouvant reposer sur lesdits rebords (72), dans lequel lesdites lèvres (80) du dispositif formant clapet (70) sont réalisées en matériau isolant, résistant à la chaleur, et d'une tenue mécanique telle qu'une lèvre (80) est sensiblement rigide et plane lorsqu'elle est soumise à
une pression orthogonale inférieure à une première pression seuil et ladite lèvre (80) se déforme de façon réversible lorsque la pression orthogonale est supérieure à
une deuxième pression seuil.
Des modes de réalisation préférentiels sont décrits ci-dessous.

3 En particulier, l'invention se rapporte à un disjoncteur avec un logement pour au moins un pôle de contacts séparables dans lequel peut être mise en place une chambre de coupure, ou toute autre paroi externe permettant une fermeture dudit logement : le logement débouche du boîtier du disjoncteur par au moins deux cloisons munies d'un rebord sur lequel la paroi externe ou une paroi externe de la chambre de coupure peut reposer. De préférence, en coupe orthogonale, le logement présente une forme de T dont les branches sont formées par les rebords.
La paroi externe de fermeture, également objet selon l'invention, est de forme adaptée pour reposer sur les rebords, avec une partie d'extrémité en saillie par rapport à
une partie intermédiaire ; la partie d'extrémité comprend la surface de fermeture du logement, avantageusement une grille métallique, et la partie intermédiaire peut pénétrer dans le logement. De préférence, la section transversale entre la surface externe de fermeture et la surface qui lui est opposée, avantageusement parallèle, est en forme de T, tolérant un jeu avec le T du logement, ledit jeu étant de préférence de taille croissante entre la partie intermédiaire et la partie d'extrémité, de façon à permettre un écoulement non homogène de gaz dans l'espace ainsi formé.
Pour permettre une étanchéité différenciée entre la paroi externe et le logement, la paroi est associée à un dispositif à clapet au niveau de sa surface opposée. Le dispositif à clapet comprend au moins deux lèvres faisant saillie hors de la surface opposée au niveau des côtés destinés à se placer sur les rebords du logement. Les lèvres sont de taille suffisante pour reposer sur lesdits rebords et, avantageusement, le dispositif à clapet est de taille supérieure à la surface externe de la paroi, qui peut être inscrite dans l'enveloppe définie par les lèvres. Avantageusement, le dispositif à clapet est monobloc, et comprend une membrane percée d'au moins un orifice central de passage coopérant avec la grille, et un pourtour dont deux côtés opposés forment les lèvres alors que les deux autres côtés font office de joint d'étanchéité.
Les lèvres, ou plus généralement le dispositif à clapet, sont en matériau isolant, de préférence un polymère, résistant à la chaleur et aux augmentations brusques de températures, notamment à des températures de plus de 2000 C, voire 3500 C
pendant au

4 moins 5 ms, de préférence au moins 10 ms. Pour assurer l'étanchéité en conditions normales entre la paroi externe et le logement, les lèvres ont une tenue mécanique permettant de maintenir le dispositif à clapet sensiblement plan le long de la surface opposée et sur les rebords du logement malgré le porte-à-faux ; les lèvres sont telles qu'aucune déformation sensible n'est occasionnée par une pression orthogonale à la surface opposée inférieure à un premier seuil, avantageusement de l'ordre de 3 bars, voire 7 et même 10 bars. Lorsque la pression normale aux lèvres dépasse un deuxième seuil, par exemple de 10 ou 12 bars, une déformation réversible se produit. De préférence, la tenue mécanique est telle que, lorsque la paroi externe est placée sur les rebords du logement et que la pression est exercée depuis le fond du logement, la lèvre est soulevée de façon uniforme, pour venir en butée contre la partie d'extrémité saillante sans autre déformation du dispositif à clapet ; avantageusement, le porte-à-faux est suffisant pour que, dans la position ouverte, la lèvre soit toujours saillante par rapport à la partie d'extrémité. De préférence, les lèvres au moins sont en fibres d'aramide très résistantes à la chaleur et aux flammes, en particulier en polyaramide avec groupes phényl en tné.ta, notamment en Nomex 410.
La paroi externe peut faire partie d'une chambre d'extinction d'arc, étant orthogonale à un ensemble de séparateurs d'arc parallèles et à deux joues latérales de maintien au niveau desquelles se trouvent les lèvres formant clapet. Avantageusement, la largeur définie entre les joues latérales est inférieure à la largeur de la partie intermédiaire, de sorte que l'espace entre le logement et la paroi externe soit successivement décroissant et croissant. La paroi externe peut également comprendre un système de filtration logé entre la grille externe et un châssis interne qui s'insère dans le logement, le dispositif à clapet formant un joint étanche entre la grille et le châssis.
En résumé, l'invention concerne une paroi externe d'une chambre d'extinction d'arc, adaptée pour reposer sur deux rebords d'un logement de boîtier d'appareil de coupure, comprenant une grille rigide de fermeture du logement dont la coupe orthogonale à la surface de fermeture du logement comprend une partie d'extrémité pouvant reposer sur les rebords en saillie par rapport à une partie intermédiaire pouvant s'insérer dans l'espace défini par lesdits rebords, et un dispositif formant clapet couplé sur la grille au niveau de la partie intermédiaire en en faisant saillie sur au moins deux côtés par des lèvres pouvant reposer sur lesdits rebords, dans lequel lesdites lèvres du dispositif faisant clapet sont réalisées en matériau isolant, résistant à la chaleur, et d'une tenue mécanique telle que la lèvre est sensiblement rigide et plane lorsqu'elle est soumise à une pression orthogonale

5 inférieure à une première pression seuil, notamment 10 bars, et la lèvre se déforme de façon réversible lorsque la pression orthogonale est supérieure à une deuxième pression seuil, notamment 10 bars. En particulier, les lèvres sont en polyaramide supportant des températures supérieures à 2000 C pendant au moins 5 ms, notamment avec séparation des amides par des groupes métaphénylène. Le dispositif formant clapet peut comprendre un écran unitaire muni d'au moins un orifice de passage central, les deux lèvres étant sur deux bords opposés de l'orifice ; la coupe orthogonale de la grille peut former un T dont les branches sont destinées à reposer sur les rebords, et dans laquelle les lèvres du dispositif formant clapet sont de taille telle qu'une pression orthogonale sur lesdites lèvres ferme l'espace défini par les branches dudit T par un côté plan.
L'invention concerne également un appareil de coupure comprenant un boîtier muni d'au moins un logement sensiblement parallélépipédique rectangle, dont deux des cloisons au moins débouchent du boîtier avec un rebord, au moins un pôle de contacts séparables dans ledit logement, et une paroi externe précédente reposant sur les rebords pour fermer ledit logement. Alternativement, l'appareil de coupure peut comprendre un boîtier muni d'au moins un logement sensiblement parallélépipédique rectangle, dont deux des cloisons au moins débouchent du boîtier avec un rebord, et une chambre de coupure comprenant la paroi externe précédente insérée dans ledit logement en reposant sur les rebords.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et nullement limitatifs, représentés dans les figures annexées.
La figure 1 montre un appareil de coupure de sécurité à tenue électrodynamique élevée dans lequel peut être mis en place un système selon l'invention.

6 La figure 2 illustre le montage d'une chambre d'extinction d'arc dans un pôle de coupure.
La figure 3 représente une chambre de coupure et un dispositif à clapet selon un mode de réalisation préféré de l'invention.
Les figures 4A et 4B représentent un système de selon l'invention, dans le cas où la pression est inférieure au seuil et dans le cas où elle est supérieure.
DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE
En référence à la figure 1, un disjoncteur multipolaire 10 à fortes intensités, supérieures notamment à 800 A, comporte pour chaque pôle et de manière classique un boîtier isolant formé par l'assemblage d'un socle postérieur 12, d'un châssis intermédiaire 14 à fonds ouverts et d'une face avant 16, qui délimitent un compartiment postérieur et un compartiment antérieur de part et d'autre d'une cloison 18 du châssis intermédiaire 14.
Dans un compartiment antérieur du disjoncteur multipolaire 10 est logé un mécanisme de commande 20 qui agit sur un arbre de commutation 22 commun à l'ensemble des pôles du disjoncteur 10 ; le compartiment postérieur peut être découpé en une pluralité
d'éléments logeant chacun un pôle qui comporte un dispositif de contacts 24A, 24B
séparables ainsi qu'une chambre d'extinction d'arc 26.
Le dispositif de contacts séparables comporte un contact fixe 24A directement supporté par une première plage de raccordement (non illustrée) du disjoncteur 10 traversant le socle 12 du boîtier isolant, et un organe de contact mobile 24B, classiquement doté
d'une pluralité
de doigts munis de pastilles de contact en parallèle et montés à pivotement sur un premier axe transversal 28 d'une cage de support 30. Le talon de chaque doigt est connecté à une deuxième plage de raccordement (non illustrée) traversant le socle 12 par l'intermédiaire d'une tresse 32 en matériau conducteur ; les plages de raccordement sont destinées à être raccordées au réseau amont et aval, par exemple à travers un jeu de barres.
L'extrémité de la cage 30 située à proximité de la deuxième plage de raccordement est équipée d'un axe logé dans un palier solidaire du boîtier isolant, de façon à autoriser le pivotement de la cage

7 30 entre une position ouverte et une position fermée du pôle (des contacts 24A, 24B) autour d'un axe géométrique 34. Un dispositif à ressorts de pression de contact 36 est disposé dans une encoche de la cage 30 et sollicite les doigts de contact 24B
en pivotement autour du premier axe 28. La cage 30 est accouplée à l'arbre de commutation 22 par un ensemble biellette de transmission / tringle 38 de telle sorte que la rotation de l'arbre 22 induise un pivotement de la cage 30 autour de l'axe 34.
Chaque dispositif de contacts 24A, 24B est associé à une chambre d'extinction d'arc 26 qui vient s'insérer dans l'un des compartiments du disjoncteur 10 : cette construction, illustrée en figure 2, permet la vérification de l'état des pôles du disjoncteur et le remplacement de la chambre d'extinction 26 avec un nombre réduit de manipulations.
La structure de la chambre d'extinction d'arc, ou chambre de coupure, 26 est plus particulièrement visible sur la figure 3. La chambre 26 comporte une juxtaposition de séparateurs constitués par des lamelles 40 métalliques de déionisation de l'arc électrique.
Les séparateurs 40 sont assemblés sur un support isolant comportant deux joues latérales 42, dont la face interne est pourvue d'encoches coopérant avec des aspérités complémentaires des lamelles 40 ; de la même manière est assuré le positionnement d'une corne d'arc supérieure 44, sensiblement parallèle aux séparateurs 40 et orthogonale aux joues latérales 42. Une paroi externe 46 est disposée sensiblement perpendiculairement aux joues latérales 42 et aux lamelles de déionisation 40 et constitue un cadre pour 1 ' assemblage.
Le dispositif d'extinction est complété par une corne de guidage d'arc inférieure 48, fixée au socle 12 et connectée électriquement à l'organe de contact fixe 24A du pôle, qui délimite l'entrée de la chambre d'extinction 26. Le contact fixe 24A a, dans la zone directement en regard de l'extrémité frontale 50 de l'organe de contact mobile 24B, un rebord 52 profilé approximativement complémentaire du profil des doigts 24B, remontant vers la protubérance de la corne inférieure 48 pour assurer globalement avec celle-ci un profil sans rupture notoire de pente, de sorte à éliminer les risques de détérioration des pastilles de contact 24A, 24B. En effet, lors de l'ouverture des organes de contact, le mouvement initial de pivotement de la cage 30 autour de son axe 34 provoque un

8 pivotement des doigts mobiles 24B autour de leur axe 28 dans le sens contraire, rapprochant la partie frontale 50 des contacts avant séparation des pastilles de contact ;
ensuite, l'écartement entre les contacts 24A, 24B croît plus rapidement que l'écartement entre la corne inférieure 48 et le contact mobile 24B : l'arc est tiré
initialement entre les rebords 50, 52 des contacts et migre immédiatement pour venir s'implanter entre la protubérance de la corne 48 et la partie frontale 50 mobile, en évitant tout déplacement de l'arc vers les pastilles de contact 24A, 24B. Lorsque l'ouverture se poursuit, l'arc s'étend devant la chambre 26 et y pénètre de la manière habituelle ; les gaz générés par l'arc sont ainsi dans un premier temps dirigés vers la chambre de coupure 26 à laquelle ils imposent une surpression qui peut atteindre plus de 10 bars (respectivement 14 bars) en conditions de coupure extrêmes pour un disjoncteur ayant des performances de coupure supérieures à
100 kA efficace, respectivement de l'ordre de 200 kA, pour une tension nominale supérieure à 400 V.
La paroi externe 46 forme, dans les disjoncteurs de gamme de forte puissance, une partie de la paroi du boîtier du disjoncteur 10, et permet donc une évacuation des gaz de la chambre de coupure 26. A cette fin, la paroi externe 46 est de structure composite, avec un empilement de couches dont la grille externe 54 comporte des orifices d'échappement 56 pour l'évacuation des gaz de coupure ; la grille externe 54 peut être composée du même matériau que le boîtier 12, 14 du disjoncteur 10, mais est de préférence, au vu des contraintes de pression, composée de métal, par exemple de l'acier d'épaisseur 4 à 7 mm.
La grille externe 54 est associée à un châssis interne 58 qui est couplé
directement aux joues latérales 42 de la chambre d'extinction 26, face aux séparateurs 40; le châssis interne 58 est en matériau adapté pour sa localisation, et notamment en polyester thermodur. La grille externe 54 et le châssis interne 58 sont solidarisés entre eux, par exemple par l'intermédiaire de vis 60, trois dans le mode de réalisation présenté, pour former un logement 62 destiné à recevoir les éléments assurant la filtration des gaz ;
le châssis 58 est lui aussi muni d'orifices de passage 64, avantageusement sous forme de fentes, et pouvant définir une surface supérieure aux orifices d'échappement 56.
Tel qu'il est connu, un système de filtration 66 est mis en place dans le logement 62 ; de façon usuelle, le système 66 comprend un ensemble de filtres adaptés à une limitation

9 optimale de la pollution du milieu externe, par exemple une superposition de plusieurs écrans dont un écran poreux comportant un ou plusieurs tissus métalliques superposés tel que décrit dans FR 2 750 531, des écrans diffuseurs perforés en isolant (comme du thermodur stratifié), une grille métallique, un espaceur isolant,...
La paroi externe 46 et plus généralement la chambre de coupure 26 sont montées dans le logement du boîtier de façon telle qu'en conditions normales de fonctionnement du disjoncteur 10, par exemple de 2 à 50 kA, l'ensemble est étanche (à
l'exclusion du système de filtration 56, 64, 66). En particulier, lorsque la pression interne générée par les gaz de coupure est inférieure à un seuil, qui peut par exemple être fixé à 10 ou 12 bars, le flux de gaz est dirigé dans les moyens formant filtre 66 pour s'écouler depuis les fentes 64 du châssis interne 58 vers les orifices 56 de la grille externe 54 en étant décontaminés et refroidis.
Dans certains cas, le fonctionnement du disjoncteur 10 génère des conditions exceptionnelles, dans lesquelles la pression peut dépasser le seuil précédemment fixé. Ceci peut par exemple survenir lorsque le disjoncteur 10 doit répondre à un test dans les conditions limites d'essais correspondant aux normes les plus sévères. Selon l'invention, lorsque le seuil (10 ou 12 bars dans le cas précédent) de fonctionnement optimal est dépassé, par exemple lors d'une coupure en performances extrêmes, comme au-delà de 100 kA efficaces, une ouverture additionnelle est créée de façon à permettre une évacuation plus rapide des gaz hors du système de filtration 66. L'ouverture additionnelle n'est créée que de façon temporaire, pendant le laps de temps très court où la pression est maximale ;
de plus, cette ouverture est adaptée pour maintenir les gaz évacués à une température acceptable, et pour diriger leur écoulement de façon maîtrisée afin d'éviter toute possibilité
d'amorçage sur le bâti de l'appareil relié à la terrer A cette fin, l'invention tire parti de la conception du disjoncteur 10, et notamment de la mise en place (voir figure 2) de la chambre de coupure 26 dans un logement adapté du boîtier. En particulier, un jeu résiduel 68 existe entre l'ensemble formé par la chambre de coupure 26 et les cloisons délimitant le logement : l'espace 68 au niveau des joues latérales 42 est mis à profit pour former un passage alternatif pour les gaz d'échappement. Pour l0 maintenir l'ensemble étanche à pression inférieure au seuil, un dispositif formant clapet 70, adapté pour s'ouvrir de façon réversible lorsque la pression dépasse le seuil, est mis en place pour fermer l'espace 68.
Selon l'invention, même lorsque le passage des gaz par l'espace 68 supplémentaire est possible, les gaz sont refroidis suffisamment pour éviter tout risque d'amorçage. A cette fin, une combinaison de quatre facteurs est de préférence mise en oeuvre :
- le passage 68 est adapté pour un effet Venturi ;
- le jet de gaz passe par un chicanage ;
- le dispositif formant clapet 70 est limité en déplacement ;
- le dispositif formant clapet 70 est instable en position ouverte.
En particulier, deux des cloisons au moins du logement de la chambre de coupure 26 comprennent, tel qu'usuel, un rebord 72 sur lequel vient se poser une partie au moins de la paroi externe 46 de la chambre de coupure 26. La paroi 46 comprend ainsi une partie d'extrémité 74 reposant sur les rebords 72, une partie intermédiaire 76 inscrite dans la partie intermédiaire 74 et dans la surface définie par le rebord 72, et une partie d'extrémité
usuellement délimitée par les joues latérales 42 et séparateurs 40. La dimension du passage 68 au niveau des joues latérales 42 est adaptée pour le refroidissement, avec création d'un effet Venturi. En particulier, en coupe orthogonale aux joues latérales 42, la distance entre la cloison du logement et la chambre de coupure 26 est de l'ordre de d1 = 2,5 mm au niveau de la partie d'extrémité 78, puis se réduit de 50 % au moins au niveau de la partie intermédiaire 76 pour atteindre dl 1 mm, puis croît de nouveau au niveau de la partie d'extrémité 74; avantageusement, l'espace 68 croît continûment le long de la partie d'extrémité 74, avec 2 mm < d3 < 3 mm.
Le dispositif formant clapet 70 est mis en place dans la partie intermédiaire 76 de la paroi externe 46 ; il est en particulier directement adjacent à la grille externe 54 métallique de façon à entrer en butée avec la partie d'extrémité 74 lors de son ouverture et donc à limiter le passage des gaz par le passage 68. Parallèlement, la tenue mécanique du dispositif formant clapet 70 est adaptée pour assurer l'étanchéité à pression inférieure au seuil.
2726 C.'1 Il Le bord 80 du dispositif formant clapet 70 fermant le passage 68 et venant en butée contre la partie d'extrémité 74 de la grille 54 est destiné à former l'ouverture supplémentaire.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le bord 80 est de type lèvre faisant ressort, c'est-à-dire que l'effet Venturi génère une oscillation de la lèvre 80 lors de l'écoulement des gaz. Pour faciliter ce mouvement, le bord 80 est en porte-à-faux sur le rebord 72 sur une longueur supérieure à la partie d'extrémité 74 ; la partie d'extrémité 74 de la paroi externe 46 forme, en coupe orthogonale à sa surface, un L 82 au sein de la grille 54, et en position déformée du dispositif formant clapet 70, la lèvre 80 reste sensiblement plane en dépassant du L. De préférence, l'angle de fermeture du triangle 82 formé par les branches du L, ou angle de déflexion de la lèvre 80 du dispositif formant clapet 70, est de l'ordre de 30 .
Pour obtenir les critères souhaités, le dispositif formant clapet 70 est, au moins pour ses lèvres 80, réalisé en matériau isolant, de forte tenue mécanique mais possédant une certaine souplesse résiliente, avec une caractéristique de résistance à la traction de 500 à 900 N/cm (pour une épaisseur de 0,8 mm), adapté pour résister à la pression (jusque 14 bars) en restant stable jusqu'à un premier seuil (10 bars), à la température et à un accroissement brutal et temporaire de ladite température (4000 C en 10 ms). En particulier, une fibre grise de type papier d'isolation calandré de très bonnes tenues mécanique, diélectrique et thermique ou un polymère d'amide, dont l'épaisseur est adaptée à un effet ressort, peuvent être employés.
Avantageusement, le dispositif formant clapet 70 est monobloc et comprend un écran sensiblement rectangulaire correspondant à la surface externe de la grille 54 en en dépassant par les deux lèvres 80; l'écran 70 est muni d'au moins un orifice 84 de passage central. Sur le pourtour de l'orifice 84, deux des bords forment les lèvres 80 destinées à
sceller ou ouvrir le passage 68, et les deux autres bords servent de joint entre la grille 54 et le châssis 58 de la paroi externe 46, avec les orifices pour les vis 60 dans le mode illustré.
L'orifice de passage 84 peut correspondre à un trou central sensiblement de même taille que le système de filtration 66, mais il est avantageux de prévoir des renforts 86, notamment une ou plusieurs bandes traversant la membrane 70 de part en part entre les bords pour définir une pluralité d'orifices. Dans le mode de réalisation préféré illustré, l'écran 70 est muni de deux orifices 84 séparés par une languette 86 de largeur sensiblement égale au pourtour ; il est réalisé en aramide adapté d'épaisseur de l'ordre de 0,8 mm, par exemple un polyamide comprenant des groupes métaphénylènes, comme le Nomex , en particulier le Nomex 410.
Ainsi, lorsque la pression est inférieure à un seuil de référence, fixé selon la gamme et l'utilisation prévue du disjoncteur 10, notamment 12 bars, le dispositif formant clapet 70 reste fermé : le gaz passe à travers le système de filtration 66 et le passage 68 entre le boîtier et la chambre 26 est scellé par la lèvre 80 de l'écran isolant 70.
Pendant le court laps de temps où la pression dépasse le seuil, le dispositif formant clapet 70 vient en butée contre la grille 54 et la lèvre 80 s'ouvre au niveau du rebord 82 ; un passage additionnel permet au gaz de s'écouler, en parallèle du système filtrant 66 principal tant que la pression est suffisante pour maintenir ouvert ce passage 68. Le flux de gaz sortant par cette ouverture supplémentaire n'est cependant pas direct et reste maîtrisé en débit et température : la limitation contrôlée dans le déplacement de l'écran 70 gérée par la butée contre une grille 54 en acier, le mouvement provoquant un effet Venturi imposé
aux gaz par le chicanage ainsi que par le rétrécissement local de la section amont dans le passage 68, et l'oscillation de la lèvre 80 du clapet 70 suffisent à maintenir la température globale au dessous d'un niveau acceptable, estimé entre 1500 C et 3000 C, pour éviter tout amorçage sur le bâti du disjoncteur 10. Une fois la pression redescendue sous la valeur seuil, le dispositif formant clapet 70 se referme de façon à limiter au maximum l'écoulement de gaz non filtré.
La solution selon l'invention permet ainsi d'éviter un surcoût important de robustesse de l'enveloppe du disjoncteur 10: le boîtier est adapté pour des coupures normales de fonctionnement, notamment 10 ou 12 bars pour un disjoncteur de 100 kA, pour lesquelles il reste étanche. Lors des évènements qui entraînent un dépassement de ces seuils, le dispositif permet une évacuation rapide des gaz de façon à éviter l'explosion, sans augmenter l'épaisseur des parois du boîtier et/ou modifier leur matériau ; en outre, du fait de l'ouverture additionnelle prévue, il est possible de s'affranchir de la mise en place de moyens de renforcement de la robustesse et de l'étanchéité. Par ailleurs, la solution selon l'invention peut s'adapter facilement sur les disjoncteurs 10 déjà en fonctionnement : les chambres de coupure 26 des disjoncteurs 10 sont classiquement insérées dans des logements internes du boîtier (figure 2), et il est possible de modifier les chambres 26, voire seulement leur paroi externe 46, pour procurer à un disjoncteur 10 en place les avantages issus du dispositif 70 selon l'invention.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un disjoncteur multipolaire 10 de gamme de performances de coupure comprise entre 100 kA à 200 kA pour une tension nominale supérieure à 400 V et de calibre nominal de 1000 à 6300 A, avec une pression de coupure théorique de 12 bars, elle ne s'y limite pas : d'autres éléments peuvent être concernés par l'invention. En particulier, les appareils de coupure dont les performances sont moindres peuvent tirer pleinement profit de la solution selon l'invention, et le nombre de pôles des disjoncteurs concernés est indifférent. Il est en outre possible d'utiliser le dispositif formant clapet 70 selon l'invention pour des appareils dont les chambres de coupure 26 sont entièrement mises en place dans des boîtiers, leur paroi externe 46 débouchant sur une paroi en plastique moulé vers une ouverture d'évacuation, ou pour des disjoncteurs 10 ne comportant pas de système de filtration 66.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Paroi externe (46) d'une chambre d'extinction d'arc (26), adaptée pour reposer sur deux rebords (72) d'un logement de boîtier d'appareil de coupure (10), ladite paroi externe (46) comprenant une grille rigide (54) de fermeture du logement, la coupe de ladite grille (54) orthogonale à la surface de fermeture du logement comprenant une partie d'extrémité (74) qui peut reposer sur les rebords (72) en saillie par rapport à
une partie intermédiaire (76) qui petit s'insérer dans l'espace défini par lesdits rebords (72), et un dispositif formant clapet (70) couplé sur la grille (54) au niveau de la partie intermédiaire (76) en en faisant saillie sur au moins deux côtés par des lèvres (80) pouvant reposer sur lesdits rebords (72), dans lequel lesdites lèvres (80) du dispositif formant clapet (70) sont réalisées en matériau isolant, résistant à
la chaleur, et d'une tenue mécanique telle qu'une lèvre (80) est sensiblement rigide et plane lorsqu'elle est soumise à une pression orthogonale inférieure à une première pression seuil et ladite lèvre (80) se déforme de façon réversible lorsque la pression orthogonale est supérieure à une deuxième pression seuil.

2. Paroi externe selon la revendication 1 dans lequel la deuxième pression seuil est de l'ordre de 10 bars et la première pression seuil est inférieure à 10 bars.

3. Paroi externe selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle le dispositif formant clapet (70) comprend un écran unitaire muni d'au moins un orifice de passage (84) central, les deux lèvres (80) étant sur deux bords opposés de l'orifice (84).

4. Paroi externe selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle la coupe orthogonale de la grille (54) forme un T dont les branches sont destinées à reposer sur les rebords (72), et dans laquelle les lèvres (80) du dispositif formant clapet (70) sont de taille telle qu'une pression orthogonale sur lesdites lèvres (80) ferme l'espace défini par les branches dudit T (82) par un côté plan.

5. Paroi externe selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle les lèvres (80) sont en polyaramide supportant des températures supérieures à 2000°C pendant au moins ms.

6. Paroi externe selon la revendication 5 dans laquelle les lèvres (80) sont en polyamide dont les amides sont séparés par des groupes métaphénylène.

7. Paroi externe à selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant en outre un châssis interne (58) et un système de filtration (66) logé entre le châssis interne (58) et la grille externe (54), le dispositif à clapet (70) formant un joint étanche entre ledit châssis (58) et ladite grille (54).

8. Chambre d'extinction d'arc (26) comprenant un ensemble de séparateurs (40) d'arc parallèles, deux joues latérales (42) de maintien des séparateurs (40), et une paroi externe (46) selon l'une des revendications 1 à 7 orthogonale aux joues latérales (42) et aux séparateurs (40), les lèvres (80) du dispositif à clapet (70) étant localisées le long des joues latérales (42).

9. Appareil de coupure (10) comprenant un boîtier muni d'au moins un logement sensiblement parallélépipédique rectangle, dont deux des cloisons au moins débouchent du boîtier avec un rebord (72), au moins un pôle de contacts séparables dans ledit logement, et une paroi externe (46) selon l'une des revendications 1 à 7 reposant sur les rebords (72) pour fermer ledit logement.

10. Appareil de coupure (10) comprenant un boîtier muni d'au moins un logement sensiblement parallélépipédique rectangle, dont deux des cloisons au moins débouchent du boîtier avec un rebord (72), et une chambre de coupure (26) selon la revendication 8 insérée dans ledit logement en reposant sur les rebords (72).